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JPH0917959A - モノリシックマイクロ波集積回路および方法 - Google Patents

モノリシックマイクロ波集積回路および方法

Info

Publication number
JPH0917959A
JPH0917959A JP8106894A JP10689496A JPH0917959A JP H0917959 A JPH0917959 A JP H0917959A JP 8106894 A JP8106894 A JP 8106894A JP 10689496 A JP10689496 A JP 10689496A JP H0917959 A JPH0917959 A JP H0917959A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
ground plane
transmission line
integrated circuit
microwave integrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8106894A
Other languages
English (en)
Inventor
Perry A Macdonald
ペリー・エー・マクドナルド
Lawrence E Larson
ローレンス・イー・ラーソン
Michael G Case
マイケル・ジー・ケース
Mehran Matloubian
メーラン・マットロービアン
Mary Y Chen
メアリー・ワイ・チェン
David B Rensch
デイビッド・ビー・レンシュ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
H Weston & Sons Ltd
Raytheon Co
Original Assignee
H Weston & Sons Ltd
Hughes Aircraft Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by H Weston & Sons Ltd, Hughes Aircraft Co filed Critical H Weston & Sons Ltd
Publication of JPH0917959A publication Critical patent/JPH0917959A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0605Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits made of compound material, e.g. AIIIBV
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6605High-frequency electrical connections
    • H01L2223/6627Waveguides, e.g. microstrip line, strip line, coplanar line
    • HELECTRICITY
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    • H01L2223/66High-frequency adaptations
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    • HELECTRICITY
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    • H01L2223/6683High-frequency adaptations for monolithic microwave integrated circuit [MMIC]

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、低損失マイクロ波伝送通路と、廉
価な製造のために好ましいシリコンベースの半導体構造
とを結合したモノリシックマイクロ波集積回路構造を得
ることを目的とする。 【解決手段】 接地平面114 を有し、マイクロ波信号を
伝導するように構成されている分布伝送ライン回路網11
0 と、マイクロ装置構造130 とを具備し、このマイクロ
装置構造130 は、半導体基体120 と、その上に支持され
る複数のマイクロ波装置23と、基体120 上に支持されて
電気的にマイクロ波装置と接続されている相互接続シス
テム132 を有し、伝送ライン回路網110 は相互接続シス
テム132 上で支持され、接地平面114 を通してマイクロ
波装置構造130 の予め定められた装置23と結合されるよ
うに構成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はモノリシックマイク
ロ波集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体とヘテロ構造トランジスタ
の両者の発達はマイクロ波およびミリメートル波長回路
との改良された周波数性能を助長する。例えば、優れた
高周波数性能は選択されたパンドギャップの半導体によ
りヘテロ構造のバイポーラトランジスタ(HBT)の各
トランジスタ領域を形成することにより達成される。H
BTの例では、エミッタ半導体はベース半導体よりも大
きなバンドギャップを有するように選択される。このこ
とによりエミッタがエミッタ効率を増加させるために高
濃度にドープされ、ベースが高濃度にドープされてベー
ス抵抗を増加せずに狭くされることを可能にする。さら
に、コレクタ半導体はトランジスタのブレークダウン電
圧を増加するように選択されることができる。
【0003】従来、ヘテロ構造トランジスタの利点が得
られるのは主として砒化ガリウムアルミニウム/砒化ガ
リウム(GaAlAs/GaAs)および、砒化インジ
ウムガリウム/燐化インジウム(InGaAs/In
P)半導体システムに限定されている。GaAlAs/
GaAsシステムの利点は、優れた格子整合と、良好に
開発された成長技術(例えば、分子ビームエピタクシお
よび金属有機化合物の化学蒸気付着)と、大きなバンド
ギャップ差の有効性と、高い電子移動度と、半絶縁Ga
As基体を含んでいる。GaAlAs/GaAs HB
Tは100GHzの単位電流利得カットオフ周波数(f
T )を達成している。
【0004】InGaAs/InPシステムの利点は、
良好な格子整合と、GaAlAs/GaAsシステムと
同一の良好に開発された成長技術と、GaAsよりも高
い電子移動度と、大きなバンドギャップの有効性と、良
好な熱伝導を有するInPの半絶縁基体を含んでいる。
InGaAs/InPシステムのHBTは165GHz
のfT 値を達成する。
【0005】これらの半導体システムのマイクロ波信号
の伝導は典型的にマイクロストリップのようなマイクロ
波伝送構造により達成される。これらの構造の誘電体は
寄生キャパシタンスと誘電損失を減少するように低い誘
電定数と低い損失タンジェントとを有することが好まし
い。典型的に、これらの半導体システムの基体はマイク
ロ波伝送ラインの誘電体を形成する。GaAlAs/G
aAsおよびInGaAs/InPシステムの基体はク
ロムまたは鉄のようなキャリアトラップ不純物の付加を
通じて高い比抵抗(例えば108 Ωcm)で製造される
ことができる。従って、これらの基体は低損失伝送ライ
ンの形成に使用されることができる。
【0006】最近、別の半導体システムがマイクロ波と
ミリメートル波長領域において利用できる可能性が示さ
れている。これはSiGe/Siシステムである。Ge
x Si1-x はSiとは整合しない格子定数の合金であ
る。SiGe/Siシステムは優れた高周波数性能を有
することが示されている。例えば、Si/SiGeのH
BTは70GHzのfT 値を達成する。さらに、シリコ
ンは最も成熟した半導体技術であり、他の半導体システ
ムよりも価格面の利点が大きい。
【0007】しかしながら、GaAlAs/GaAsお
よびInGaAs/InPシステムとは対照的に、シリ
コンの比抵抗は純化によってしか増加させることができ
ないので、比抵抗が限定される(例えば〜104 Ωc
m)。従って、シリコン基体上で製造されるマイクロ波
伝送ラインは不所望な損失を発生する。主にこの理由
で、廉価なSiGe/Siシステムで構成されるMMI
Cは競争的性能を示さない。
【0008】サカイ ヒロユキ氏の文献(“A novel mi
llimeter-wave IC on Si Substrate”,1994 IEEE MTT-
S Digest,1763〜1766頁)ではマイクロストリップ伝送
ラインが提案されており、その接地平面は高度にドープ
されたシリコン基体の表面上に製造される。この構造で
は、ミリメートル波のヘテロ接合トランジスタチップは
反転され、伝送ラインの信号ラインに結合される。この
技術は廉価のシリコン基体を有するマイクロ波回路を実
現するが、モノリシック回路製造の高い生産性と固有の
価格節約を利用できない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低損
失マイクロ波伝送通路と、廉価な製造のために好ましい
シリコンベースである半導体構造とを結合するモノリシ
ックマイクロ波集積回路構造を得ることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的は、接地平面を
有する分布伝送ライン回路網が半導体構造と、回路網の
接地平面を通って半導体システムと結合するように構成
された伝送回路網の信号ライン上に位置されることがで
きるという認識によって達成される。
【0011】1実施形態では、マイクロ波装置構造はシ
リコン基体上にマイクロ波装置例えばシリコンベースの
HBTを位置し、これらを導電部材と、絶縁誘電体との
交互の層の相互接続システムによって電気的に接続す
る。分散伝送ライン回路網の接地平面は相互接続システ
ム上に支持される。伝送回路網の信号ラインはマイクロ
波誘電体により接地平面から間隔を隔てられている。開
口は接地平面中に形成され開口を通して選択されたマイ
クロ波装置と結合するように信号ラインが構成されてい
る。代りに、パッドは開口中に残されることができ、パ
ッドと信号ライン部分の間の間隔はマイクロ波キャパシ
タを形成するように減少されている。
【0012】マイクロストリップ伝送ラインを通る損失
は信号ライン幅が増加されるとき減少され、選択された
インピーダンスを達成するため、信号ラインと接地平面
との間の間隔が増加するならば、より広いラインが使用
されることができる。従って、マイクロ波誘電体は好ま
しくは例えば13ミクロンの厚い平面層で形成されるこ
とができるベンゾシクロブテンのような材料から選択さ
れる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の優れた特徴は特に特許請
求の範囲に記載されている。本発明は添付図面を伴った
以下の説明により最良に理解されるであろう。例示的な
マイクロ波回路20は図1で示されており、図2乃至4は
例示的な回路20を実現する本発明によるMMIC 100を
示している。特に図3で示されているように、MMIC
100はマイクロ波装置構造130 上に分布伝送ライン回路
網110を位置する。伝送ライン回路網110 の信号ライン
は回路網110 の接地平面を通ってマイクロ波装置構造13
0 と通信するように構成されている。伝送ライン回路網
110 はまた広い低損失信号ラインと両立する厚さで付着
されることができるマイクロ波誘電体を含む。これらの
構造はシリコンベースの半導体システムにおけるMMI
C 100の実現を助け、その性能は例えばGaAlAs/
GaAsおよびInGaAs/InPのような他の高速
度半導体システムと匹敵し、その製造価格はこれらのシ
ステムと比べて非常に廉価である。MMIC 100を詳細
に説明する前に、最初に例示的なマイクロ波回路概略図
20について予備的な説明に注目する。
【0014】概略図20は2つのマイクロ波トランジスタ
22,23 が入力ポート24と出力ポート26との間で信号増幅
を分配するように位置されているマイクロ波増幅器を示
している。トランジスタ22,23 のベースはインピーダン
ス整合回路網28とパワー分割装置30により入力ポート24
に結合されている。トランジスタ22,23 のコレクタはイ
ンピーダンス整合回路網32とパワー結合器34により出力
ポート26に結合されている。トランジスタのエミッタは
接地電位に結合されている。
【0015】パワー分割装置30とパワー結合器34はマイ
クロ波技術で通常ウィルキンソン(Wilkinson )パワー
分割装置と呼ばれている形式の回路である。入力側の分
割装置30は2つの伝送ライン36,38 とを含んでおり、こ
れは一方の端部で入力伝送ライン40に接続され、他方の
端部で抵抗負荷42へ結合されている。負荷42の両端部は
回路ノード44,45 にある。分割装置は入力ポート24で入
力されるパワーを分割し、これをノード44,45 へ伝送
し、回路ノード44,45 で“観察する”選択されたインピ
ーダンスを入力ポート24の選択されたインピーダンスに
変換する。入力ポートのインピーダンスは通常50Ωで
あり、これは説明を明瞭にするため実施例の回路20の場
合にそうであると想定されている。
【0016】各ライン36,38 は70.7Ωの特性インピ
ーダンスと動作波長の1/4の長さを有するように構成
され、したがってこれらは1/4波長変換器である。マ
イクロ波技術でよく知られているように、インピーダン
スZL を有する1/4波長ラインは、関係式ZL =(Z
1 2 1/2 により定められた各端部Z1 とZ2 のイン
ピーダンスに関連される。従って、ライン36,38 はそれ
ぞれ回路ノード44,45における50Ωから反対の端部での1
00 Ωへインピーダンスを変換し、ここでこれらは入力
伝送ライン40に並列に結合されている。
【0017】これらのインピーダンスは並列であるの
で、入力ライン40は50Ωのインピーダンスを与えられ
る。入力伝送ラインは50Ωの特性インピーダンスを有す
るように構成され、それによって、2つのライン36,38
のインピーダンスを入力ポート24における50Ωのインピ
ーダンスに変換する。負荷42が100 Ωのインピーダンス
を有するように選択されるならば、2つの回路ノード4
4,45 における信号は実質的に互いに分離される。
【0018】インピーダンス整合回路網28はトランジス
タ22,23 の入力インピーダンスを回路ノード44,45 にお
ける50Ωに変換するように構成される。これらの回路網
28は直列のキャパシタ52と伝送ライン54と並列キャパシ
タ56とを含むものとする。
【0019】インピーダンス整合回路網32および出力パ
ワー結合器34は整合回路網28およびパワー分割装置30に
ついて説明したのと類似の方法で構成される。パワー結
合器34は回路ノード63,64 を出力伝送ライン66へ結合す
る並列伝送ライン60,62 を有する。パワー結合器34は回
路ノード63と64を出力伝送ライン66へ結合する並列伝送
ライン60,62 を有する。結合器34は分離抵抗67も有す
る。インピーダンス整合回路網32はそれぞれ並列キャパ
シタ68と、直列の伝送ライン70と、直列のキャパシタ72
を含んでいる。
【0020】各トランジスタ22,23 は通常のように供給
電圧V+ から抵抗74,75,76によりバイアスされる。供給
電圧はキャパシタ78により減結合され、伝送ライン79は
減結合キャパシタ78の低インピーダンスをトランジスタ
に適切なコレクタインピーダンスに変換する。各入力ポ
ート24および出力ポート26は信号パッド80および接地パ
ッド82を有する。
【0021】マイクロ波回路20はマイクロ波トランジス
タ22,23 を入力ポート24と出力ポート26との間に並列に
結合する。動作において、入力ポート24で受信されたマ
イクロ波信号はトランジスタ22,23 により別々に増幅さ
れる2つの部分に分離される。増幅された信号はその後
出力ポート26で結合される。トランジスタ22,23 はそれ
によって別々に処理するよりも大きな信号を増幅するこ
とができる。インピーダンス整合回路網28,32 は典型的
に入力回路ノード44,45 および出力回路ノード63,64 の
50Ωインピーダンスを安定性と両立する利得を達成する
トランジスタ22,23 のベースおよびコレクタにおけるイ
ンピーダンスに変換するように構成される。
【0022】再度、図2乃至4で示されているMMIC
100に注目する。これらの図面ではMMIC 100はシリ
コンベースのモノリシック回路として構成され、これは
分布伝送ライン回路網 110を有する(分布回路網の動作
は磁界および電界および分布回路網定数に関して説明さ
れている)。回路網110 はマイクロ波装置構造130 の形
態の集中能動素子回路上に位置される。伝送ライン構造
110 はマイクロ波誘電体116 により接地平面114 から間
隔を隔てられた1組の伝送信号ライン112 を含んでい
る。誘電体116 は好ましくは接地平面114 に隣接する薄
い第1の層117 と、信号ライン112 に隣接する厚い第2
の層118 を有する。伝送ライン回路網110は一般的なマ
イクロストリップ形態で構成され、即ち信号ラインは誘
電体により接地平面と間隔を隔てられている。
【0023】図2では、1組の信号ライン112 は回路20
の全ての伝送ラインを含んでいる。例えば、MMIC 1
00の左側には入力ライン40と、パワー分割装置ライン3
6,38と、インピーダンス整合ライン54が位置している。
分割装置ライン36,38 は入力ライン40およびインピーダ
ンス即ち70.7Ω対50Ωのインピーダンス差を反映
するインピーダンス整合ライン54よりも細い。キャパシ
タ56,52 はライン54の各端部で構成される。
【0024】MMIC 100の右側には出力ライン66と、
パワー結合器ライン60,62 とインピーダンス整合ライン
70が位置されている。入力構造のように、結合ライン6
0,62は出力ライン66およびインピーダンス整合ライン70
よりも細い。キャパシタ68と72はライン70の各端部で構
成される。
【0025】入力および出力伝送ラインの間にはライン
79が位置されており、これはラインの1端部のキャパシ
タ78の低い減結合インピーダンスを他のライン端部の接
続貫通孔119 を通ってトランジスタコレクタへ結合す
る。
【0026】入力および出力ポート24,26 はパッド80,8
2 により限定される。MMIC 100の上部および下部の
他のパッド106 は接地平面112 から隔てられている。こ
れらは例えばV+ の他の電気形態へ接続するのに有効で
ある。
【0027】回路20の集中能動素子はマイクロ波装置構
造130 のシリコン基体120 上に支持される。これらの素
子は、トランジスタ22,23 と抵抗74,75,76を含んでい
る。図を明瞭にするため、トランジスタ23のみが図3で
示されている。トランジスタ23はエミッタオーム接触部
122 とベースオーム接触部124 とコレクタオーム接触部
126 とを有する。
【0028】マイクロ波装置構造130 はまた例えば部材
138,139 のような導電部材のパターン化された層133,13
4 を有する相互接続システム132 を含んでおり、これは
誘電層135,136,137 (層133,134 は破線で示されてい
る)により分離されている。誘電体は好ましくは例えば
低損失のマイクロ波特性を有することがよく知られてい
る二酸化シリコンおよびポリイミドのような材料から選
択される。相互接続構造132 もまたシリコン基体120 上
に支持される。基体120 はMMIC 100の他の構造より
も非常に厚く、したがって水平部分を除去して示されて
いる。
【0029】MMIC 100は典型的に図を明瞭にするた
め示されていないマイクロ波パッケージ中に取付けられ
ている。典型的にパッド80,82,106 とピンまたはパッケ
ージ周囲の伝送ラインとの間で、ワイヤ結合のような接
続が行われる。MMIC 100は大きなマイクロ波回路へ
集積される。代りに、MMIC 100は他のMMICと共
に大きな基体に取付けられ、多重チップモジュール(M
CM)を形成するため共に接続されることもできる。
【0030】図3は図2の面3−3に沿った接続貫通孔
119 の構造を示している。図面は接地平面114 の開口15
0 を示している。接地平面114 のパッド152 は開口150
内に残されている。信号ライン79の部分154 と接地平面
114 との間の間隔は開口150の付近で減少される。特に
信号ライン部分154 はパッド152 と接触するため誘電体
118 を通って下方向に導かれる。パッド152 はさらに導
電部材138 を通ってトランジスタ23のコレクタオーム接
触部126 の1つへ接続される。この接続は構造156,158
(実線で示されている)を経て相互接続システム132 の
層の間で一般的な貫通孔接続によって行われる。
【0031】接続貫通孔119 構造は誘電体116 に開口を
生成し、伝送ライン79をこの開口に連続するようにメッ
キすることにより形成されることができる。パッド152
は信号ライン部分154 をコレクタ接触部154 に結合する
ことを容易にするが、本発明の他の実施例では除去さ
れ、部分154 は相互接続路156 により導電部材138 と直
接接続される。
【0032】キャパシタ72は接続貫通孔119 と類似の方
法で形成される。開口160 は接地平面114 により限定さ
れ、パッド162 は開口160 中に残される。キャパシタ72
は信号ライン70の部分164 とパッド162 の間の間隔を減
少することにより形成される。部分164 とパッド166 と
の間の間隔168 は部分164 により形成されるキャパシタ
プレートとパッド162 の間に誘電体を形成する。パッド
162 は相互接続システム132 中で相互接続部材139 と一
般的な接続貫通孔169,170 を通って他のコレクタオーム
接触部126 に接続される。図3では、エミッタオーム接
触部122 は直接、接地平面114 に接続される。
【0033】図4は図3と類似した図であり、同一要素
は同一の参照符号で示されている。この図面は図2の接
地パッド82の面4−4に沿った断面の伝送ライン接地構
造を示している。信号ラインの部分174 と接地平面114
との間の間隔は減少され、即ち、信号ラインは接地平面
と接触するために誘電体116 の開口を通ってメッキされ
る。多数のマイクロ波回路は、マイクロ波により終端さ
れる伝送信号ラインが短絡することを必要とする。これ
らの短絡は接地パッド82により示されているように形成
されることができる。
【0034】伝送信号ラインは図5の渦巻きインダクタ
180 により示されているようにインダクタを形成し、こ
れは信号ライン182 の端部に位置されている。インダク
タ180 は端部186,188 を有する渦巻き型の信号ライン18
4 から形成されている。インダクタの端部はまた図3の
ように接地平面または図4のようにマイクロ波短絡への
キャパシタ構造を有することができる。
【0035】図2乃至4の分布伝送ライン回路網110 の
ライン36のような信号ラインは好ましくは電気メッキさ
れた金のようなMMIC製造と両立性の低損失導電金属
で形成される。同様に、例えばアルミニウム−銅のよう
な低損失導電金属または合金は有効に接地平面114 用に
使用される。
【0036】誘電体層118 は原理上、伝送ライン誘電体
である。このように、これは低い誘電定数と低損失タン
ジェントを有することが好ましい。製造を容易にするた
めに、基体と金属に対して良好な粘着性も有するべきで
ある。
【0037】図2の幅189 等の信号ライン幅を増加する
と、伝送ライン回路網110 のマイクロ波通路損失は低下
する。所定の伝送ラインインピーダンスに対して、信号
ラインと接地平面との間の増加した間隔は増加したライ
ン幅を必要とする。それ故、誘電体118 の別の好ましい
特性は、例えば少なくとも10ミクロン、好ましくは1
3ミクロン程度の比較的厚い層に付着されることがで
き、それによって、広い低損失信号ラインが構成される
ことができる。最終的に、一貫したインピーダンスで
は、誘電体の厚さは一定であり、上部表面が平面である
ことが望ましい。
【0038】本発明の構造は前述の特性を有する誘電体
によって構成されることが好ましい。これらの特性を有
する例示的な誘電体はベンゾシクロブテン(BCB)で
あり、これは10GHzで2.65の誘電定数と0.0
02の損失タンジェントを有する。このポリマーはスピ
ン被覆により基体上に付着されることができる。ポリマ
ーが表面上に位置された後、表面は急速に回転され、よ
ってBCBが平坦な構造であると想定される。BCBの
開口はプラズマエッチングまたは反応イオンエッチング
により製造されることができる。本発明の他の実施例は
これらの所望の特性を有する種々の誘電体で形成される
ことができる。
【0039】図3のキャパシタプレート162,164 の横方
向寸法を減少するために、誘電体117 は高い誘電率を有
することが好ましい。この構造に対して好ましい誘電体
は二酸化シリコンと窒化シリコンである。伝送ラインの
誘電体116 は好ましくは接地平面114 と連接する付加的
な層を含むことが好ましいが、本発明の他の実施例は単
一の誘電体のみで形成されることができる。
【0040】例示的な伝送ラインは本発明の方法により
形成された。これは3ミクロンの幅と2450ミクロン
の長さを有する電気メッキされた金の信号ラインを具備
している。これはBCBの13ミクロンの厚い誘電体に
より接地平面から隔てられた。図6のグラフでは、この
伝送ラインのデシベル/センチメートルで測定された損
失は曲線192 で示されている。誘電定数が3.3、損失
タンジェントが0.025であると仮定された計算によ
り損失が予測された(これらの測定パラメータは製造業
者の定格を越える値とは異なっている)。計算された損
失は破線193 として示されている。測定された損失は5
GHzより下の領域内の計算損失と最良に適合する。
【0041】図5のインダクタ180 に類似する例示的な
渦巻きインダクタも製造された。それはBCB基体上に
10ミクロン幅の2つの巻回の信号ラインを具備してい
る。測定されたインダクタンスと品質係数Qはそれぞれ
曲線196,197 として図7のグラフ194 に示されている。
【0042】一般的な実施に応じて、用語モノリシック
マイクロ波集積回路(MMIC)はこの説明では1GH
zを越える周波数で動作することを目的としたモノリシ
ック回路を意味する用語として使用されている。用語ミ
リメートル波は通常、40GHz乃至300GHzの範
囲(IEEE Standard 521 〜1976頁)の周波数を意味する
用語として使用されている。従って、ミリメートル波周
波数はマイクロ波周波数の一部分であり、本質的に、用
語MMICの使用に含まれている。
【0043】図3の信号ライン部分154,164 および図4
の174 は信号ラインの円錐窪みとして示されているが、
信号ライン部分の他の実施例は例えば簡単は平面タブの
ような信号ラインの同等の窪みで達成されることができ
る。
【0044】本発明の方法はシリコンベースの装置と低
損失伝送ライン回路網を有するシリコン基体の組合わせ
を容易にする。従って、MMICはHBT等の高周波ト
ランジスタ構造を含むことができ、これはGaAlAs
/GaAsとInGaAs/InPのような前述の好ま
しいシステムよりも廉価である例えばGeSi/Siの
半導体システムで製造される。
【0045】本発明の方法はまたMMICの製造を終了
する前にマイクロ波装置パラメータの測定を容易にす
る。例えば図3では、トランジスタ23のパラメータはマ
イクロ波装置構造130 上に伝送ライン回路網110 を付着
する前にプロ−ブによって測定されることができる。
【0046】本発明の幾つかの例示的な実施例を示し説
明したが、多数の変形および代りの実施例が当業者で行
われる。このような変形および代りの実施例が考察さ
れ、特許請求の範囲で限定されているように本発明の技
術的範囲から逸脱することなく行われることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】例示的なマイクロ波増幅器回路の概略図。
【図2】図1の概略図を実現する本発明によるモノリシ
ックマイクロ波集積回路(MMIC)の平面図。
【図3】図2の平面3−3に沿ったMMIC構造の拡大
図。
【図4】図2の平面4−4に沿ったMMIC構造の拡大
図。
【図5】本発明による渦巻きインダクタの平面図。
【図6】図2のMMICの伝送ラインの予測および測定
された損失のグラフ。
【図7】図5の渦巻きインダクタの測定されたインダク
タンスおよび品質係数(Q)のグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03H 7/38 (72)発明者 ペリー・エー・マクドナルド アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90230、カルバー・シティー、アネタ 11921 (72)発明者 ローレンス・イー・ラーソン アメリカ合衆国、メリーランド州 20817、 ベセスダ、ブラッドムーア・ドライブ 8702 (72)発明者 マイケル・ジー・ケース アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91360、サウザンド・オークス、サンドバ ーグ・ストリート 211 (72)発明者 メーラン・マットロービアン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91436、エンチーノ、グロリア・アベニュ ー 4813 (72)発明者 メアリー・ワイ・チェン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91301、アゴウラ、ウインドミル・レーン 1063 (72)発明者 デイビッド・ビー・レンシュ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91320、サウザンド・オークス、キャプテ ン・ストリート 811

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モノリシックマイクロ波集積回路におい
    て、 接地平面を具備し、マイクロ波信号を伝導するように構
    成されている分布伝送ライン回路網と、 マイクロ装置構造とを具備し、このマイクロ装置構造
    は、 a)半導体基体と、 b)前記基体上に支持される複数のマイクロ波装置と、 c)前記基体上に支持され、電気的に前記マイクロ波装
    置と接続するように構成されている相互接続システムを
    有し、 前記伝送ライン回路網は前記相互接続システム上で支持
    され、前記接地平面を通して前記マイクロ波装置構造の
    予め定められた装置と結合されるように構成されている
    ことを特徴とするモノリシックマイクロ波集積回路。
  2. 【請求項2】 前記伝送ライン回路網は、 前記接地平面上で間隔を隔てられている複数のマイクロ
    波信号ラインと、 前記信号ラインと前記接地平面との間の伝送ライン誘電
    体とを含んでおり、 前記接地平面は開口を限定し、 前記信号ラインの1つは前記開口を通って前記マイクロ
    波装置構造と結合するように構成されている請求項1記
    載のモノリシックマイクロ波集積回路。
  3. 【請求項3】 前記伝送ライン誘電体はベンゾシクロブ
    テンである請求項2記載のモノリシックマイクロ波集積
    回路。
  4. 【請求項4】 前記信号ラインは通常前記接地平面から
    10ミクロンよりも大きな間隔を隔てられている請求項
    2記載のモノリシックマイクロ波集積回路
  5. 【請求項5】 前記信号ラインの部分と前記接地平面と
    の間の間隔はマイクロ波キャパシタを形成するため局部
    的に減少されている請求項2記載のモノリシックマイク
    ロ波集積回路。
  6. 【請求項6】 前記伝送ライン誘電体において、 ベンゾシクロブテンの第1の層と、 前記信号ライン部分と前記接地平面との間に位置されて
    いる窒化シリコンの第2の層とを含んでいる請求項5記
    載のモノリシックマイクロ波集積回路。
  7. 【請求項7】 前記信号ラインの1つと前記接地平面と
    の間の間隔がマイクロ波の短絡を形成するように局部的
    に減少されている請求項2記載のモノリシックマイクロ
    波集積回路。
  8. 【請求項8】 前記相互接続システムにおいて、 少なくとも1つの導電部材の層と、 前記導電部材を絶縁するように配置されている相互接続
    誘電体とを含んでいる請求項1記載のモノリシックマイ
    クロ波集積回路。
  9. 【請求項9】 モノシリックマイクロ波集積回路におい
    て、分布伝送ラインと基体上に支持されたマイクロ波装
    置との間で信号を結合する方法において、 前記伝送ラインの信号ラインと前記マイクロ波装置の間
    に前記伝送ラインの接地平面を位置させ、 前記接地平面に開口を形成し、 前記開口を通って前記マイクロ波装置と結合するように
    前記信号ラインを構成するステップを含んでいる方法。
  10. 【請求項10】 前記構成するステップが前記開口に隣
    接して前記信号ライン部分を位置付けるステップを含ん
    でいる請求項9記載の方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003347407A (ja) * 1997-03-14 2003-12-05 Toshiba Corp マイクロ波集積回路素子
JP2008523763A (ja) * 2004-12-14 2008-07-03 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 位相差システム用の低損失、非対称コンバイナ、及び非対称コンバイナを備える適応型無線周波数増幅器
US8400237B2 (en) 2007-10-09 2013-03-19 Panasonic Corporation Circuit device including a nano-composite dielectric film
US8492895B2 (en) 2009-03-03 2013-07-23 Panasonic Corporation Semiconductor device with grounding conductor film formed on upper surface of dielectric film formed above integrated circuit

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5994721A (en) * 1995-06-06 1999-11-30 Ois Optical Imaging Systems, Inc. High aperture LCD with insulating color filters overlapping bus lines on active substrate
US5641974A (en) * 1995-06-06 1997-06-24 Ois Optical Imaging Systems, Inc. LCD with bus lines overlapped by pixel electrodes and photo-imageable insulating layer therebetween
US5883422A (en) * 1996-06-28 1999-03-16 The Whitaker Corporation Reduced parasitic capacitance semiconductor devices
US6310394B1 (en) * 1996-06-28 2001-10-30 Tyco Electronics Reduced parasitic capacitance semiconductor devices
JPH10163772A (ja) * 1996-10-04 1998-06-19 Sanyo Electric Co Ltd 電力増幅器およびチップキャリヤ
US5886597A (en) * 1997-03-28 1999-03-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Circuit structure including RF/wideband resonant vias
US5945734A (en) * 1997-09-19 1999-08-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Wire-bond free input/output interface for GaAs ICs with means of determining known good die
US6359672B2 (en) 1997-10-20 2002-03-19 Guardian Industries Corp. Method of making an LCD or X-ray imaging device with first and second insulating layers
US6011274A (en) * 1997-10-20 2000-01-04 Ois Optical Imaging Systems, Inc. X-ray imager or LCD with bus lines overlapped by pixel electrodes and dual insulating layers therebetween
FR2793008B1 (fr) * 1999-04-30 2001-07-27 Valeurs Bois Ind Procede d'extraction de jus naturel de matieres vegetales ligneuses, dispositif permettant la mise en oeuvre du procede et utilisation du procede pour la production de vegetaux ligneux seches
EP0940848A3 (en) * 1998-03-05 2000-03-22 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw A low-loss conductive pattern and a method for fabrication thereof
US6259148B1 (en) 1998-08-13 2001-07-10 International Business Machines Corporation Modular high frequency integrated circuit structure
US6222246B1 (en) * 1999-01-08 2001-04-24 Intel Corporation Flip-chip having an on-chip decoupling capacitor
US6693033B2 (en) * 2000-02-10 2004-02-17 Motorola, Inc. Method of removing an amorphous oxide from a monocrystalline surface
US20020008234A1 (en) * 2000-06-28 2002-01-24 Motorola, Inc. Mixed-signal semiconductor structure, device including the structure, and methods of forming the device and the structure
US20020096683A1 (en) * 2001-01-19 2002-07-25 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating GaN devices utilizing the formation of a compliant substrate
KR20020070739A (ko) * 2001-03-03 2002-09-11 삼성전자 주식회사 단일 칩 고주파 집적회로 및 그 제조 방법
TW546819B (en) * 2001-05-30 2003-08-11 Sharp Kk Semiconductor device, manufacturing method thereof, and monolithic microwave integrated circuit
US6709989B2 (en) 2001-06-21 2004-03-23 Motorola, Inc. Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon
US6693298B2 (en) 2001-07-20 2004-02-17 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating epitaxial semiconductor on insulator (SOI) structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form same
US7019332B2 (en) * 2001-07-20 2006-03-28 Freescale Semiconductor, Inc. Fabrication of a wavelength locker within a semiconductor structure
US20030026310A1 (en) * 2001-08-06 2003-02-06 Motorola, Inc. Structure and method for fabrication for a lighting device
US6639249B2 (en) * 2001-08-06 2003-10-28 Motorola, Inc. Structure and method for fabrication for a solid-state lighting device
US6673667B2 (en) * 2001-08-15 2004-01-06 Motorola, Inc. Method for manufacturing a substantially integral monolithic apparatus including a plurality of semiconductor materials
JP3674780B2 (ja) * 2001-11-29 2005-07-20 ユーディナデバイス株式会社 高周波半導体装置
US7169619B2 (en) * 2002-11-19 2007-01-30 Freescale Semiconductor, Inc. Method for fabricating semiconductor structures on vicinal substrates using a low temperature, low pressure, alkaline earth metal-rich process
US6806202B2 (en) 2002-12-03 2004-10-19 Motorola, Inc. Method of removing silicon oxide from a surface of a substrate
US6963090B2 (en) * 2003-01-09 2005-11-08 Freescale Semiconductor, Inc. Enhancement mode metal-oxide-semiconductor field effect transistor
US9153645B2 (en) 2005-05-17 2015-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Lattice-mismatched semiconductor structures with reduced dislocation defect densities and related methods for device fabrication
US8324660B2 (en) 2005-05-17 2012-12-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Lattice-mismatched semiconductor structures with reduced dislocation defect densities and related methods for device fabrication
US7777250B2 (en) 2006-03-24 2010-08-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Lattice-mismatched semiconductor structures and related methods for device fabrication
US8173551B2 (en) 2006-09-07 2012-05-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Defect reduction using aspect ratio trapping
WO2008039534A2 (en) 2006-09-27 2008-04-03 Amberwave Systems Corporation Quantum tunneling devices and circuits with lattice- mismatched semiconductor structures
US8502263B2 (en) 2006-10-19 2013-08-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Light-emitter-based devices with lattice-mismatched semiconductor structures
US8304805B2 (en) 2009-01-09 2012-11-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor diodes fabricated by aspect ratio trapping with coalesced films
US8237151B2 (en) 2009-01-09 2012-08-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Diode-based devices and methods for making the same
WO2008124154A2 (en) 2007-04-09 2008-10-16 Amberwave Systems Corporation Photovoltaics on silicon
US7825328B2 (en) 2007-04-09 2010-11-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Nitride-based multi-junction solar cell modules and methods for making the same
US8329541B2 (en) 2007-06-15 2012-12-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. InP-based transistor fabrication
US8344242B2 (en) 2007-09-07 2013-01-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Multi-junction solar cells
US8183667B2 (en) 2008-06-03 2012-05-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Epitaxial growth of crystalline material
US8274097B2 (en) 2008-07-01 2012-09-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Reduction of edge effects from aspect ratio trapping
US8981427B2 (en) 2008-07-15 2015-03-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Polishing of small composite semiconductor materials
US20100072515A1 (en) 2008-09-19 2010-03-25 Amberwave Systems Corporation Fabrication and structures of crystalline material
WO2010033813A2 (en) 2008-09-19 2010-03-25 Amberwave System Corporation Formation of devices by epitaxial layer overgrowth
US8253211B2 (en) 2008-09-24 2012-08-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor sensor structures with reduced dislocation defect densities
SG171987A1 (en) 2009-04-02 2011-07-28 Taiwan Semiconductor Mfg Devices formed from a non-polar plane of a crystalline material and method of making the same
US9912303B2 (en) * 2010-02-03 2018-03-06 Massachusetts Institute Of Technology RF-input / RF-output outphasing amplifier
FI130081B (en) * 2019-03-18 2023-01-31 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Wilkinson divider

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04270766A (ja) * 1989-12-26 1992-09-28 General Electric Co <Ge> 蛍光性増強ポリマ―およびこれを用いた相互接続構造
JPH0758526A (ja) * 1993-08-10 1995-03-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積回路

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967201A (en) * 1987-10-22 1990-10-30 Westinghouse Electric Corp. Multi-layer single substrate microwave transmit/receive module
US5202752A (en) * 1990-05-16 1993-04-13 Nec Corporation Monolithic integrated circuit device
JPH06125208A (ja) * 1992-10-09 1994-05-06 Mitsubishi Electric Corp マイクロ波集積回路およびその製造方法
US5521406A (en) * 1994-08-31 1996-05-28 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit with improved thermal impedance

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04270766A (ja) * 1989-12-26 1992-09-28 General Electric Co <Ge> 蛍光性増強ポリマ―およびこれを用いた相互接続構造
JPH0758526A (ja) * 1993-08-10 1995-03-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積回路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003347407A (ja) * 1997-03-14 2003-12-05 Toshiba Corp マイクロ波集積回路素子
JP2008523763A (ja) * 2004-12-14 2008-07-03 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 位相差システム用の低損失、非対称コンバイナ、及び非対称コンバイナを備える適応型無線周波数増幅器
US8400237B2 (en) 2007-10-09 2013-03-19 Panasonic Corporation Circuit device including a nano-composite dielectric film
US8492895B2 (en) 2009-03-03 2013-07-23 Panasonic Corporation Semiconductor device with grounding conductor film formed on upper surface of dielectric film formed above integrated circuit

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