JPH10335615A - Improvement of semiconductor device - Google Patents
Improvement of semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH10335615A JPH10335615A JP13186597A JP13186597A JPH10335615A JP H10335615 A JPH10335615 A JP H10335615A JP 13186597 A JP13186597 A JP 13186597A JP 13186597 A JP13186597 A JP 13186597A JP H10335615 A JPH10335615 A JP H10335615A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating layer
- substrate
- semi
- layer
- silicon
- 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
Links
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスに関し、
特に半絶縁ウエハに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, it relates to a semi-insulating wafer.
【0002】[0002]
【従来の技術】マイクロ波周波数において作動する集積
回路は、単結晶ガリウム砒素を含んで成るか、あるいは
ハイブリッド回路技法を利用する基板上に実装されてい
る。従来のシリコンテクノロジーをもってマイクロ波周
波数集積回路を実装しようという試みは、ギガヘルツ周
波数におけるシリコン基板中で生ずる高い損失に起因し
て限定されて来た。ガリウム砒素およびハイブリッド回
路テクノロジーは、マイクロ波周波数において作動する
集積回路を製造するには有効であるが、それでも数種類
の欠点を有している。これら両テクノロジーは高価であ
り、また一般に、プレーナシリコン集積回路におけるコ
ストおよびデバイス密度と比較して低デバイス密度の回
路を生ずるものである。高度抵抗性フロート・ゾーン法
(highly resistive float zone method)基板が今やこ
のマルチ−ギガヘルツ領域に応用されているが、これら
のタイプの基板は非常に高価であり、またウエハ直径が
100mmに制限される。二酸化珪素は優れた絶縁体で
あるが、比較的低い熱伝導率を有している。2. Description of the Related Art Integrated circuits operating at microwave frequencies comprise monocrystalline gallium arsenide or are mounted on substrates utilizing hybrid circuit techniques. Attempts to implement microwave frequency integrated circuits with conventional silicon technology have been limited due to the high losses that occur in silicon substrates at gigahertz frequencies. Although gallium arsenide and hybrid circuit technology are effective in producing integrated circuits operating at microwave frequencies, they still have several disadvantages. Both of these technologies are expensive and generally result in circuits of lower device density compared to the cost and device density in planar silicon integrated circuits. Although highly resistive float zone method substrates are now being applied in this multi-gigahertz range, these types of substrates are very expensive and the wafer diameter is limited to 100 mm. . Silicon dioxide is an excellent insulator, but has a relatively low thermal conductivity.
【0003】[0003]
【課題を解決するための手段】本発明は半導体デバイ
ス、特に半絶縁ウエハに関し、そして下記のような望ま
しい全ての特性を可能とする基板構造を構成するもので
あり、それらの特性は(1)ボンデッド・ウエハSOI
技法による高品質デバイスシリコン、(2)シリコンベ
ース基板による良好な熱導電性、(3)ボンデッド・ウ
エハSOI技法による良好な電気絶縁性、(4)デバイ
ス下方の半絶縁層の使用による低RF損失特性、(5)
半絶縁領域下の導電性領域の使用による低クロストー
ク、および(6)標準シリコンウエハが出発基板を形成
する故の非制限ウエハ直径、を初めとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor devices, particularly semi-insulating wafers, and comprises a substrate structure that enables all of the following desirable characteristics, the characteristics being (1): Bonded wafer SOI
High quality device silicon by the technique, (2) good thermal conductivity by silicon-based substrate, (3) good electrical insulation by the bonded wafer SOI technique, (4) low RF loss by using a semi-insulating layer under the device Characteristics, (5)
Low crosstalk due to the use of a conductive region below the semi-insulating region, and (6) unrestricted wafer diameter because a standard silicon wafer forms the starting substrate.
【0004】本発明は更に、半絶縁層によるボンデッド
・ウエハおよび導電性基礎構造であって、マルチ−ギガ
ヘルツ周波数を含む高周波における基板損失ならびにク
ロストークを減少させるものを提供する。このボンデッ
ド・ウエハは、好ましくは単結晶シリコンから成るハン
ドル基板(handle substrate)を有している。半絶縁層
はハンドル基板上方に配置されている。半絶縁層は多結
晶シリコン、非晶質シリコン、または酸素ドープシリコ
ンおよび多孔質シリコンを含むその他の形状のシリコン
であって、比較的高い熱伝導度を有するものであること
が好ましい。The present invention further provides a bonded wafer and conductive substructure with a semi-insulating layer that reduces substrate loss and crosstalk at high frequencies, including multi-gigahertz frequencies. The bonded wafer has a handle substrate, preferably made of single crystal silicon. The semi-insulating layer is disposed above the handle substrate. The semi-insulating layer is preferably polycrystalline silicon, amorphous silicon, or other forms of silicon, including oxygen-doped silicon and porous silicon, having relatively high thermal conductivity.
【0005】この半絶縁層を基礎導電層と組み合わせれ
ば、回路エレメント間の減少した基板損失および減少し
たクロストークの両者をもたらす。本発明の一実施態様
において、半絶縁層はデバイス層中のデバイス幅ほど厚
く、あるいはデバイス層のデバイス幅より薄い。その
上、この半絶縁層は実用的である程度に抵抗性のあるも
のとし、また基板は実用的である程度に導電性であるも
のとする。半絶縁層および基板間のバリヤー層が必要か
も知れない。このバリヤー層はエピタキシャル非ドープ
シリコン、または金属、あるいはケイ化物から成る単層
であり、またこれらの物質から成る多層であって、更に
得られた構造体のRF性能を高めるものであっても良
い。このバリヤー層は、ハンドル基板中のドーパントが
シリコンの半絶縁層内に拡散するのを阻止し、従ってそ
の半絶縁特性を保持する。[0005] Combining this semi-insulating layer with a base conductive layer results in both reduced substrate loss and reduced crosstalk between circuit elements. In one embodiment of the invention, the semi-insulating layer is as thick as the device width in the device layer, or less than the device width in the device layer. In addition, the semi-insulating layer should be practical and somewhat resistive, and the substrate should be practical and somewhat conductive. A semi-insulating layer and a barrier layer between the substrates may be required. The barrier layer may be a single layer of epitaxial undoped silicon or metal or silicide, or a multilayer of these materials, which may further enhance the RF performance of the resulting structure. . This barrier layer prevents the dopant in the handle substrate from diffusing into the semi-insulating layer of silicon and thus retains its semi-insulating properties.
【0006】本発明は、高周波における損失およびクロ
ストークを減少させるためのボンデッドウエハと共に半
絶縁層によって構成される半導体デバイスを包含し、こ
のデバイスはハンドル基板、ハンドルウエハを覆う半絶
縁層、絶縁層、およびその絶縁層を覆う単結晶シリコン
のデバイス層を含んで成り、ここにおいてその半絶縁層
は所定の厚さを有するものとする。The present invention includes a semiconductor device comprising a semi-insulating layer with a bonded wafer for reducing loss and crosstalk at high frequencies, the device comprising a handle substrate, a semi-insulating layer over the handle wafer, an insulating layer. And a device layer of single crystal silicon covering the insulating layer, wherein the semi-insulating layer has a predetermined thickness.
【0007】本発明を具体例により添付図面を参照しな
がら説明する。図1はボンデッドウエハ10を示し、こ
れはデバイス層20中のアクティブ・デバイス22、2
4からの良好な熱伝導を保持しながら基板損失を劇的に
減少させるものである。このボンデッドウエハ10は、
好ましくは単結晶シリコンから成るハンドル基板16を
有している。ハンドルウエハ16上に堆積されているの
は半絶縁物質から成る層14である。この半絶縁物質は
多結晶シリコン、非晶質シリコン、半絶縁ポリシリコン
(SIPOS) またはFIPOS を利用する完全絶縁シリコンであ
ればよい。層14の半絶縁物質はあらゆる移動度劣化結
晶シリコン(mobility degraded crystalline silicon)
または高い熱伝導度を備えたその他の適切な電気的絶縁
体、たとえばダイヤモンドであればよい。半絶縁層14
は、デバイス層20上に堆積されている絶縁層18にボ
ンディングされている。絶縁層18は典型的に酸化物で
ある。ボンドは知られた方法、たとえばハリス・コーポ
レーション(Harris Corporation)に譲渡された米国特許
第5,266,135 号および第5,334,273 号中に示された方法
によって形成することが出来る。デバイス層20は、ダ
イオードおよびトランジスタであって、回路に集積され
るものを初めとして複数個の半導体デバイスを含んでい
る。代表的な電界効果トランジスタ22およびバイポー
ラトランジスタ24が図1中に示されている。The present invention will be described by way of specific examples with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a bonded wafer 10 that includes active devices 22, 2 in a device layer 20.
4 to dramatically reduce substrate losses while maintaining good heat transfer. This bonded wafer 10
It has a handle substrate 16 preferably made of single crystal silicon. Deposited on handle wafer 16 is a layer 14 of semi-insulating material. This semi-insulating material is polycrystalline silicon, amorphous silicon, semi-insulating polysilicon
(SIPOS) or completely insulated silicon using FIPOS. The semi-insulating material of layer 14 is any mobility degraded crystalline silicon
Or any other suitable electrical insulator with high thermal conductivity, such as diamond. Semi-insulating layer 14
Are bonded to an insulating layer 18 deposited on a device layer 20. Insulating layer 18 is typically an oxide. The bond can be formed by known methods, for example, those shown in U.S. Patent Nos. 5,266,135 and 5,334,273, assigned to Harris Corporation. The device layer 20 includes a plurality of semiconductor devices, including diodes and transistors, which are integrated in a circuit. Representative field effect transistors 22 and bipolar transistors 24 are shown in FIG.
【0008】図1は厚さ約600ミクロンで、抵抗率1
0−20Ω−cmを有するハンドルウエハ16を示して
いる。ポリシリコンの半絶縁層14は厚さ約50ミクロ
ンである。アイソレーション酸化物層18は厚さ約2ミ
クロンであり、デバイスシリコン層20は厚さ約10ミ
クロンである。絶縁層18を含むシリコン層20はハン
ドルウエハ12にボンディングされ、シリコン層20は
10ミクロンより可成り厚くても、たとえば500−7
00ミクロンであってもよい。ボンディングの後、デバ
イスウエハ20は、エッチング、ラッピングまたはポリ
ッシングを初めとする様々な技法を用いて薄くされる。FIG. 1 is about 600 microns thick and has a resistivity of 1
Shown is a handle wafer 16 having 0-20 ohm-cm. Polysilicon semi-insulating layer 14 is approximately 50 microns thick. Isolation oxide layer 18 is about 2 microns thick and device silicon layer 20 is about 10 microns thick. The silicon layer 20 including the insulating layer 18 is bonded to the handle wafer 12, and the silicon layer 20 may be significantly thicker than 10 microns, for example, 500-7.
00 microns. After bonding, the device wafer 20 is thinned using various techniques including etching, lapping or polishing.
【0009】多(multiple)ギガヘルツの高周波数の作用
において、ボンデッドウエハ10は、どんな標準のシリ
コンデバイスまたは標準のボンデッドウエハが体験する
であろうよりも実質的に少ない損失を体験する。半絶縁
層14は二酸化珪素よりも一層熱的に導電性である。基
板層16はデバイス22、24間のクロストークを減少
させるのに十分なほど導電性である。At multiple gigahertz high frequency operation, bonded wafer 10 experiences substantially less loss than any standard silicon device or standard bonded wafer would experience. Semi-insulating layer 14 is more thermally conductive than silicon dioxide. Substrate layer 16 is sufficiently conductive to reduce crosstalk between devices 22,24.
【0010】図2中には本発明の第二の実施態様が示さ
れており、ここにおいて同様な参照数字は同様なエレメ
ントを同定するものとする。ボンデッドウエハ30は基
板16および半絶縁層14間に配置されたバリヤー層1
5を有している。バリヤー層30は厚さ約1.5ミクロ
ンであり、そして非ドープシリコンのエピタキシャル層
を含んで成っている。バリヤー層15は、当該技術分野
で周知のエピタキシャル・リアクタ内で単結晶基板16
上に成長する。ハンドルウエハ16はデバイス22、2
4間のクロストークを減少させるために非常に高度にド
ープされている。ハンドルウエハ16は約600ミクロ
ンの厚さを有している。半絶縁層30は約30ミクロン
の厚さを有している。絶縁層18およびデバイス層20
は図1に示すように同一の厚さを有している。図2の半
絶縁層14は、デバイス22、24により近似した高度
に導電性のハンドル基板層16をもたらすために厚さが
減少されている。デバイス22、24に一層近接して高
度に導電性の基板層16を効果的に移動させることによ
ってデバイス22、24間のクロストークは減少され
る。しかしながら、基板損失が僅かに増加するかも知れ
ない。FIG. 2 illustrates a second embodiment of the present invention, wherein like reference numerals identify like elements. Bonded wafer 30 includes barrier layer 1 disposed between substrate 16 and semi-insulating layer 14.
Five. Barrier layer 30 is about 1.5 microns thick and comprises an epitaxial layer of undoped silicon. The barrier layer 15 is formed on a single crystal substrate 16 in an epitaxial reactor well known in the art.
Grow on. The handle wafer 16 contains the devices 22, 2
Very heavily doped to reduce cross talk between the four. Handle wafer 16 has a thickness of about 600 microns. Semi-insulating layer 30 has a thickness of about 30 microns. Insulating layer 18 and device layer 20
Have the same thickness as shown in FIG. The semi-insulating layer 14 of FIG. 2 has been reduced in thickness to provide a highly conductive handle substrate layer 16 that more closely resembles the devices 22,24. By effectively moving the highly conductive substrate layer 16 closer to the devices 22, 24, crosstalk between the devices 22, 24 is reduced. However, substrate losses may increase slightly.
【0011】本発明は基板損失および従来技術によるデ
バイスにおいて不可能であるデバイスクロストークを最
適化させるメカニズムを提供する。本発明の特徴の一つ
は、半絶縁層14の厚さが所定の厚さを有し、かつ減少
された抵抗損失におけるゲインを減少させたクロストー
クにおけるゲインと平衡させるために利用し得るという
我々の発見である。それで、層14を厚さにおいて減少
させると、抵抗損失は増加することになるのに対してク
ロストークは高度導電性層16の遮蔽効果に起因して減
少する。この高度導電性層16がデバイス22、24に
一層近接して移動すると、クロストークは減少する。過
度に厚くした層14はクロストークの増加をもたらすの
に対し、過度に薄くした層14は高い抵抗損失をもたら
す。減少する抵抗損失および減少するクロストーク間の
バランスを取るために、層14は十分に厚くし、また層
16は十分に導電性にするものとする。このバランスは
一般にデバイス22、24の特定の作動周波数を得るも
のである。The present invention provides a mechanism for optimizing substrate losses and device crosstalk not possible with prior art devices. One of the features of the present invention is that the thickness of the semi-insulating layer 14 has a predetermined thickness and can be used to balance the gain in reduced ohmic loss with the gain in reduced crosstalk. It is our discovery. Thus, as layer 14 is reduced in thickness, resistive losses will increase, while crosstalk will decrease due to the shielding effect of highly conductive layer 16. As this highly conductive layer 16 moves closer to the devices 22,24, crosstalk decreases. An overly thick layer 14 results in increased crosstalk, whereas an overly thin layer 14 results in high ohmic losses. Layer 14 should be sufficiently thick and layer 16 be sufficiently conductive to balance between reduced ohmic losses and reduced crosstalk. This balance generally results in a particular operating frequency of the device 22,24.
【0012】図3−図12はクロストークおよび抵抗基
板損失を初めとする基板寄生の最小化を可能とする非常
に複雑な問題点を開示している。基板内に誘導される電
流の量は、たとえばメタルライン配置(metal line plac
ement)に大きく依存することになる。それらのマグニチ
ュードの見込みのある推定を確定するために、以下の分
析は損失に影響を及ぼす主要因子に焦点を合わせること
になる。これが、基板のドーピングプロフィルおよび基
板深さを最適化するための一組のガイドラインを提供す
る。以下の説明はまた、非常に長く、真っ直ぐなメタル
ラインの単純な場合における基板抵抗損失についての最
悪ケースの推定を提供するものである。クロストークに
関する推定および理解を決定するために、キャパシタン
スは二次元有限差分デバイス・シミュレータを用いて3
個の隣接する装置(D1、D2、D3)の代表的なケー
スについて計算される。FIGS. 3-12 disclose a very complex problem that allows minimization of substrate parasitics, including crosstalk and resistive substrate losses. The amount of current induced in the substrate depends, for example, on the metal line layout (metal line plac
ement). In order to establish a probable estimate of their magnitude, the following analysis will focus on the key factors affecting loss. This provides a set of guidelines for optimizing the substrate doping profile and substrate depth. The following description also provides worst-case estimates for substrate ohmic losses in the simple case of very long, straight metal lines. To determine the estimation and understanding of crosstalk, the capacitance was determined using a two-dimensional finite difference device simulator.
It is calculated for a representative case of a number of neighboring devices (D1, D2, D3).
【0013】図3は非常に長い真っ直ぐなメタル導体6
2を示しており、それはボンデッドウエハ50の様々な
層に及んで延びている。ボンデッドウエハ50は代表的
には単結晶シリコンから成るハンドル基板52を有して
いる。ボンド酸化物層54は基板52をデバイスウエハ
56に連結する。デバイスウエハ56は多数のデバイス
(図示せず)を含んでおり、それらはメタルラインによ
って接続される。ライン62は、2個以上のデバイス間
を通過する1本のメタルラインの横断面図を表してい
る。メタルライン62は酸化物層58によって層56中
のデバイスから電気的に隔離される。メタルライン62
はまた、酸化物または窒化物層であればよい他の絶縁層
60によって覆われている。FIG. 3 shows a very long straight metal conductor 6.
2, which extends across the various layers of the bonded wafer 50. Bonded wafer 50 has a handle substrate 52 typically made of single crystal silicon. Bond oxide layer 54 connects substrate 52 to device wafer 56. The device wafer 56 includes a number of devices (not shown), which are connected by metal lines. Line 62 represents a cross-sectional view of one metal line passing between two or more devices. Metal line 62 is electrically isolated from devices in layer 56 by oxide layer 58. Metal line 62
Is also covered by another insulating layer 60 which can be an oxide or nitride layer.
【0014】殆ど全ての実用ケースにおいて、これらの
長い距離に関するデバイス層56内の導電性を無視する
ことが出来る。それは、最も典型的なドーピングレベル
についてそのスキン深さと比較すれば、それが薄いから
であり、また高いドーピング領域が、顕著な導電性を許
容するには狭過ぎる隔離領域に制限されるからである。
このことがウエハ50の幾何学的形状の簡略化を図4に
示す程度に許容する。それで、ウエハ50’は基板52
および半絶縁層64を含んで成る。層64は、シリコン
であるデバイス層56を包含しているが、十分に「半絶
縁性」である。In almost all practical cases, the conductivity in device layer 56 for these long distances can be neglected. That is because it is thin when compared to its skin depth for the most typical doping levels, and because the highly doped regions are limited to isolated regions that are too small to allow significant conductivity. .
This allows simplification of the geometry of the wafer 50 to the extent shown in FIG. Thus, the wafer 50 'is
And a semi-insulating layer 64. Layer 64 includes a device layer 56 that is silicon, but is sufficiently “semi-insulating”.
【0015】層52における抵抗率が十分に低いと仮定
すれば、スキン深さは基板厚さよりはるかに小さくな
る。基板−絶縁体インターフェース下方の2、3種類の
スキン深さを超える距離に関して、AC電流に起因する
電界および磁界の両者が本質的にゼロであることは知ら
れている。従って、誘導電界の総合効果は、それが方向
およびマグニチュードにおいて等しく、また導電体62
におけるAC電流の相とは反対であるような電流を発生
させる。これは単純に接地面におけるリターン電流であ
る。示されるように、マイクロ波周波数において、これ
らの誘導抵抗性損失をメタル導電体62におけるそれら
よりも大きくすることが出来る。Assuming that the resistivity in layer 52 is sufficiently low, the skin depth will be much smaller than the substrate thickness. It is known that for distances above a few skin depths below the substrate-insulator interface, both electric and magnetic fields due to AC current are essentially zero. Thus, the overall effect of the induced electric field is that it is equal in direction and magnitude, and that the conductor 62
Generate a current that is opposite to the phase of the AC current at. This is simply the return current at the ground plane. As shown, at microwave frequencies, these induced resistive losses can be greater than those in metal conductor 62.
【0016】誘電基板抵抗に関するラフで、迅速な推定
を引き出すことが出来る。図4のウエハ52’につい
て、構造全体がメタル導電体62を中心とする軸の周り
で円筒形対称に一致させてあると仮定する。この近似を
妥当にする試みは後で行うことにする。この電界に関す
るマクスウェルの等式の解は、A rough and quick estimate of the dielectric substrate resistance can be derived. For the wafer 52 'of FIG. 4, assume that the entire structure is cylindrically symmetrical about an axis centered on the metal conductor 62. Attempts to validate this approximation will be made later. The solution of Maxwell's equation for this electric field is
【0017】[0017]
【数1】 (Equation 1)
【0018】またはOr
【0019】[0019]
【数2】 但し、δはスキン深さであり、そしてj=−1−1であ
る。(Equation 2) Where δ is the skin depth and j = -1-1.
【0020】[0020]
【数3】 (Equation 3)
【0021】EZは軸方向における電界Eの成分であ
り、ωは角振動数であり、μは透磁率であり、ρは基板
の抵抗率であり、そしてγはメタルラインの中心への距
離である。式2に対する解は複素引数のベッセル関数で
ある。これらベッセル関数の正確な組み合わせは、電界
および過渡磁界が大きなrにおいてゼロであるという境
界条件を適用することによって決定した。後者は集中電
界(または電流密度)をマグニチュードにおいて等し
く、またメタルラインの電流に対する相において反対と
なるように強制することによって行った。この解から、
EE*/ρの積分を行って基板における抵抗パワー損失
(resistive power loss)を得た。電流は低い抵抗率に固
定されるので、このパワー損失は基板の抵抗に比例す
る。実際に、基板抵抗Rはこの関係によって定義するこ
とが出来る。基板抵抗対基板抵抗率を表す若干の結果が
図5(周波数=109Hz)および図6(周波数=10
10Hz)中に示されている。しかし、一層啓発的なの
は、これらの数値的結果を簡単な解析式と比較すること
である。この式は単純に抵抗率を採用するものであり、
そしてそれをスキン深さによって決定される領域により
以下のように除算するものである。EZ is the component of the electric field E in the axial direction, ω is the angular frequency, μ is the magnetic permeability, ρ is the resistivity of the substrate, and γ is the distance to the center of the metal line. is there. The solution to Equation 2 is the Bessel function of the complex argument. The exact combination of these Bessel functions was determined by applying the boundary condition that the electric and transient fields are zero at large r. The latter was done by forcing the concentrated electric field (or current density) to be equal in magnitude and opposite in phase to the current of the metal line. From this solution,
Integration of EE * / ρ to perform resistance power loss on the substrate
(resistive power loss). Since the current is fixed at a low resistivity, this power loss is proportional to the substrate resistance. In fact, the substrate resistance R can be defined by this relationship. Some results showing substrate resistance versus substrate resistivity are shown in FIG. 5 (frequency = 109 Hz) and FIG.
10 Hz). More enlightening, however, is to compare these numerical results with simple analytical formulas. This equation simply uses the resistivity,
Then, it is divided as follows by the area determined by the skin depth.
【0022】[0022]
【数4】 但し、lはメタルラインの長さ、そしてdはメタルライ
ンから基板のトップ・インターフェースへの距離であ
る。(4)における分母は基板の頂部におけるδ−ワイ
ドストリップの領域である。図7の正確な結果と比較さ
れたこの式の結果は過大評価Rとなる傾向があるが、フ
ァクタ1.27以上となることはない。予期されるよう
に、基板距離がスキン深さと比較して大きく、かつ物理
的性質が一層局部的に平面的になれば、この式は数字的
結果に近付く。等式4から、d≪δに関し、それはRが
周波数に比例し、そして抵抗率とは関係の無いことを示
している。d≫δにおいて、一層よく知られている関係
が得られる、すなわちRは周波数および抵抗率双方の平
方根に比例するというものである。(Equation 4) Where l is the length of the metal line and d is the distance from the metal line to the top interface of the substrate. The denominator in (4) is the region of the δ-wide strip at the top of the substrate. The result of this equation compared to the exact result of FIG. 7 tends to be overestimated R, but does not exceed a factor of 1.27. As expected, this formula approaches numerical results if the substrate distance is large compared to the skin depth and the physical properties become more locally planar. From Equation 4, for d≪δ, it shows that R is proportional to frequency and independent of resistivity. For d≫δ, a better known relationship is obtained, ie, R is proportional to the square root of both frequency and resistivity.
【0023】定性的に、これら全ての結果は実際の平面
幾何学に関して依然として存在することになる。主要な
差違は、伝導に関する利用可能領域が減少することであ
る。ラフな推量によれば、これがRをファクター3だけ
増加させるということである。当業者は、平面幾何学を
モデル化するために、マクスウェルの等式の完全な数値
解が等式4に類似する一層精確な式を得ることが出来る
のを理解するであろう。Qualitatively, all these results will still exist with respect to actual plane geometry. The main difference is that the available area for conduction is reduced. According to rough guesswork, this increases R by a factor of three. One skilled in the art will appreciate that the complete numerical solution of Maxwell's equations can yield a more accurate equation similar to Equation 4 to model planar geometry.
【0024】等式4を用いてRを最小化する場合、δに
対してdを大きくし、また基板52の抵抗率を出来るだ
け低くすることが望ましい。典型的に、これが行われた
ことはない。それは基板距離が10μm以下程度に亘っ
ているからである。この特別な寄生が優勢な要件である
非常に高い周波数においては、基板厚さと比較してスキ
ン深さが余りに大きいので基板を屡々高度に抵抗性と
し、それで本質的に電流は基板内を全く流れない。この
場合、シリコン56を絶縁体として考えることが出来、
そして基板dへの距離を、その上にシリコンが存在して
いる金属への距離をもって置き換えることが可能であ
る。しかしながら、屡々そこには他の重要な考慮すべき
寄生が存在する。When minimizing R using Equation 4, it is desirable to increase d relative to δ and to reduce the resistivity of substrate 52 as much as possible. Typically, this has never been done. This is because the substrate distance is about 10 μm or less. At very high frequencies where this particular parasitic is a predominant requirement, the skin depth is too large compared to the substrate thickness, often making the substrate highly resistive, so that essentially no current flows through the substrate. Absent. In this case, silicon 56 can be considered as an insulator,
The distance to the substrate d can be replaced by the distance to the metal on which silicon is present. However, often there are other important parasites to consider.
【0025】基板はまた、直ぐ傍のデバイスにカップリ
ングする寄生キャパシタとして作用する。図8に関し
て、3個のデバイスD1、D2、D3であって、それぞ
れが全長46ミクロン、46ミクロンおよび280ミク
ロンであるものを含む構造体80が示されている。この
構造体80はハンドル基板85を有している。ハンドル
基板85の上方にあるのは半絶縁層84である。半絶縁
層84は典型的にはポリシリコンである。ボンド層83
は半絶縁層84をデバイスウエハ88に対しボンディン
グする。酸化物によって分離されている理想化された単
一金属コンタクト89が加えられて各デバイスを接触さ
せる。これらのデバイスは、酸化された側壁86であっ
て適切な材料87、たとえばポリシリコンによって充填
されているものを有するトレンチにより横方向に互いに
単離されている。メタル層82を覆っているのは酸化物
層81である。The substrate also acts as a parasitic capacitor that couples to the immediate device. Referring to FIG. 8, a structure 80 is shown that includes three devices D1, D2, D3, each having a total length of 46 microns, 46 microns, and 280 microns. This structure 80 has a handle substrate 85. Above the handle substrate 85 is a semi-insulating layer 84. Semi-insulating layer 84 is typically polysilicon. Bond layer 83
Bonds the semi-insulating layer 84 to the device wafer 88. An idealized single metal contact 89 separated by an oxide is added to contact each device. These devices are laterally isolated from one another by trenches having oxidized sidewalls 86 filled with a suitable material 87, for example polysilicon. The oxide layer 81 covers the metal layer 82.
【0026】数値装置シミュレーションよりの結果は、
周波数に対するキャパシタンス・マトリックス{CD
1,D2+CD1,D3+CD1,Sub}からのエレ
メントをプロットすることによって図9中に示される。
この場合の基板ドーピングは1015cm−3である。
D1において開始される大部分のフィールドラインは基
板頂部の下方において集結するのに対し、残りの大部分
はD2に対し直接移動することになる。低い周波数にお
いて、この基板チャージの全てを基板コンタクトによっ
て供給することが出来る。それはRC定数がチャージン
グ時間に比べて小さいからである。しかし、周波数が増
加すると、このパスは締め出される。それはチャージン
グ時間がRCに対して小さくなるからである。これが発
生すると、直ぐ傍のデバイスからのより低い抵抗性カッ
プリングは今や完了してこのチャージを供給する。10
9Hzの中間周波数において、静電結合CD1,D3は
実際にCD1,D2よりも大きい。それはD3(直ぐ傍
のデバイスの収集を表示することを意味する)がD2よ
りも基板に対し暴露されたはるかに大きい表面を有する
からである。しかしながら、周波数が更に増加される
と、CD1,D3は殆どゼロにドロップするのに対して
CD1,D2は優位を占めている。それははるかに低い
パス抵抗を有しているからである。The result from the numerical device simulation is:
Capacitance matrix for frequency に 対 す る CD
This is shown in FIG. 9 by plotting the elements from 1, D2 + CD1, D3 + CD1, Sub}.
The substrate doping in this case is 1015 cm-3.
Most of the field lines starting at D1 will converge below the top of the substrate while most of the rest will move directly to D2. At low frequencies, all of this substrate charge can be provided by the substrate contacts. This is because the RC constant is smaller than the charging time. However, as the frequency increases, this path is locked out. This is because the charging time becomes smaller than RC. When this occurs, the lower resistive coupling from the immediate device is now complete to provide this charge. 10
At an intermediate frequency of 9 Hz, the capacitive coupling CD1, D3 is actually larger than CD1, D2. This is because D3 (meaning indicating the immediate collection of devices) has a much larger surface exposed to the substrate than D2. However, as the frequency is further increased, CD1 and D3 drop to almost zero, while CD1 and D2 dominate. This is because it has a much lower path resistance.
【0027】図9および図10はCD1,D2およびC
D1,D3をそれぞれ示しており、各々は均一な基板ド
ーピング{1011,1013,1015,1017,
1019}cm−3の範囲に及んでいる。一般に、傾向
は同一であるが、より高度にドープした基板に関し一層
高い周波数に向かってシフトする。低い周波数におい
て、CD1,D2は基板上方のフィールドからのダイレ
クト誘電キャパシタンスによって支配されている。より
高い周波数において−図9のピーク(基板カップリング
が締め出される際)には−酸化物下方の付加的な導電性
パスはD1およびD2間の付加的カップリングを許容す
る。一層高い周波数においてすら、この導電性パスもま
た、締め出される−低い周波数においてシールドされた
基板を介するフリンジング(fringing)を含む誘電カップ
リングをその場所でそのままの状態とする。図9から、
これらの同一効果が2番目に最も近い隣接体にも存在す
るが、マグニチュードにおいて大きく異なることが明か
である。ピーク上下の周波数において、CD1,D3は
略ゼロにドロップする。FIGS. 9 and 10 show CD1, D2 and C
D1 and D3, respectively, each showing uniform substrate doping {1011, 1013, 1015, 1017,
The range is 1019 cm-3. In general, the trend is the same but shifts towards higher frequencies for more highly doped substrates. At low frequencies, CD1, D2 are dominated by direct dielectric capacitance from the field above the substrate. At higher frequencies-at the peak of Fig. 9 (when the substrate coupling is locked out)-an additional conductive path below the oxide allows additional coupling between D1 and D2. Even at higher frequencies, this conductive path is also locked out-leaving the dielectric coupling in place, including fringing through the shielded substrate at lower frequencies. From FIG.
It is clear that these same effects are present in the second closest neighbor, but differ greatly in magnitude. At frequencies above and below the peak, CD1 and D3 drop to approximately zero.
【0028】上の分析を同一のデバイスについて、しか
し2つの区画に分割した基板について反復する。基板の
上部区画SUは下部区画SLより高い抵抗率を有してい
る。この実施例において、SUは厚さ30μmであり、
そしてそれは{1011,1013,1015,101
7}cm−3においてドープされるのに対し、SLは通
常出来るだけ高く−本実施例の場合は1020cm−3
においてドープされる。The above analysis is repeated for the same device, but for a substrate divided into two compartments. The upper section SU of the substrate has a higher resistivity than the lower section SL. In this example, SU is 30 μm thick;
And that is $ 1011, 1013, 1015, 101
SL is usually as high as possible while doped at 7 cm-3, which is 1020 cm-3 in the present example.
Is doped.
【0029】注意の重要性はここで述べる順番通りであ
る。デバイスシミュレータは全てのマックスウェルの等
式にシミュレートするものではないので、基板抵抗に対
するスキン効果は自動的に処置されない。スキン深さが
基板の厚さよりはるかに小さければ、スキン効果は非常
に大きい。このことを説明するために、SLドーピング
を、各周波数に関するその全抵抗を恰もスキン効果が含
まれるように、略同一となるようにスケーリングした。
10GHzにおいて、1020cm−3をシミュレート
するために用いられるドーピングは実際に1018cm
−3であった。これを消すと、この変化は上部基板ドー
ピングケースの1017cm−3(以上)に関しての
み、かつ1010Hzを超える周波数においてのみ、こ
れらのカーブにおける顕著な差違をもたらした。The importance of attention is in the order described here. Because the device simulator does not simulate all Maxwell's equations, skin effects on substrate resistance are not automatically addressed. If the skin depth is much smaller than the thickness of the substrate, the skin effect will be very large. To illustrate this, the SL doping was scaled so that its total resistance for each frequency was approximately the same so as to include the skin effect.
At 10 GHz, the doping used to simulate 1020 cm-3 is actually 1018 cm-3.
-3. With elimination, this change resulted in a significant difference in these curves only for the upper substrate doping case of 1017 cm-3 (and above) and only at frequencies above 1010 Hz.
【0030】図12は、これらの二元基板デバイスに関
するCD1,D2およびCD1,D3を示している。C
D1,D3のピークは10よりも良好なファクターによ
って減少される。このことの物理的理解に関して、2個
の部分に分割すべきD1乃至D2からのAC電流のパス
を考える。すなわち、パス1は基板SUの上部の一層高
い抵抗性部分を経由する全体として定義されるのに対
し、パス2はD1からSUを経由して下方へSLを経由
して横方向へ、そして最後にSUを経由して上方へD2
に至る。先のように、低い周波数において、CD1,S
ubsは優位に立ち、そしてデバイス間のあらゆる基板
カップリングをシールドする。しかしながら、周波数が
増大すると、抵抗性基板電流は(この領域内に変位電流
のみを残す)その基板の上部における抵抗に起因して脱
落する。しかしながら、このトランジションの間、パス
2を経由する抵抗電流は既に脱落を開始している。とい
うのは、それが基板(SUをただ一度通過する)からの
電流についてそれの約2倍の抵抗を有するからである。
同様に、SUの厚さをデバイス幅と略同一またはより小
さく選択したので、パス1を経由する抵抗もまた、基板
に対する抵抗よりも少なくとも同一量だけは大きくな
る。このトランジションよりも高い周波数において、近
接デバイス間の上部基板を経由するAC電流は主として
変位電流である。しかしながら、変位電流からのクロス
トークもまた、二元基板によって減少されることに注目
すべきである。パス1を経由する変位電流も依然として
基板によって供給されるチャージと対抗せねばならな
い。一層重要なのは、(パス2におけるように)SLへ
の、あるいはこれからのあらゆる変位電流が、高度にド
ープされた領域SLであって、依然として基板電極によ
り制御されるものによってインターセプトされることで
あろう。FIG. 12 shows CD1, D2 and CD1, D3 for these dual substrate devices. C
The peaks at D1 and D3 are reduced by a factor better than 10. For a physical understanding of this, consider the path of the AC current from D1 to D2 to be split into two parts. That is, pass 1 is defined as a whole via the higher resistive portion at the top of the substrate SU, whereas pass 2 is laterally down from D1 via SU down to SL via SL, and finally Upward via SU to D2
Leads to. As before, at low frequencies, CD1, S
ubs dominates and shields any substrate coupling between devices. However, as the frequency increases, the resistive substrate current drops off (leaving only displacement current in this region) due to the resistance at the top of the substrate. However, during this transition, the resistance current via path 2 has already begun to drop. Because it has about twice the resistance of the current from the substrate (passing the SU only once).
Similarly, since the thickness of the SU is selected to be substantially the same as or less than the device width, the resistance through path 1 will also be at least as large as the resistance to the substrate. At frequencies higher than this transition, the AC current passing through the upper substrate between adjacent devices is primarily a displacement current. However, it should be noted that crosstalk from the displacement current is also reduced by the binary substrate. The displacement current via path 1 must still counter the charge provided by the substrate. More importantly, any displacement current to or from SL (as in pass 2) will be intercepted by highly doped region SL, still controlled by the substrate electrode. .
【0031】回路が10GHzで作動すると仮定する。
基板抵抗は、レイアウトにおいて用いられる最も広いメ
タルライン(本実施例において、幅10μmそして厚さ
1.5μm、または約30Ω/cm)のそれの半分以下
に選択した。SUの抵抗率を、そのスキン深さがその厚
さに対して非常に大きくなるように十分高いと仮定すれ
ば、等式4のdはメタルラインおよびSU/SLインタ
ーフェース間の距離となる。ファッジ・ファクター(fud
ge factor)3を含み、d=40μm(上記実施例中のS
Uについての厚さ30に相当)を用い、そしてSLに関
し抵抗率2E−4Ω−cm(5E20cm−3のドーピ
ング)を仮定すると、全基板抵抗は約9Ωとなる。近似
が関与していることを考慮しても、これは安全なゴール
内にある。許容可能な低い基板損失の他に、二元抵抗率
基板のクロストークの利点は前記部分において説明した
通りである。SUドーピングは今や最適キャパシタンス
・プロファイルのために選択可能である。図12から、
1015cm−3以下のあらゆる値が受容可能な筈であ
る。Assume that the circuit operates at 10 GHz.
The substrate resistance was chosen to be less than half that of the widest metal line used in the layout (in this example, 10 μm wide and 1.5 μm thick, or about 30 Ω / cm). Assuming that the resistivity of the SU is high enough that its skin depth is very large relative to its thickness, d in Equation 4 is the distance between the metal line and the SU / SL interface. Fudge factor (fud
ge factor) 3 and d = 40 μm (S in the above embodiment)
Assuming a thickness of 30 for U) and assuming a resistivity of 2E-4 ohm-cm (doping of 5E20 cm-3) for SL, the total substrate resistance is about 9 ohms. This is within a secure goal, even considering that the approximation is involved. In addition to an acceptable low substrate loss, the advantages of dual resistivity substrate crosstalk are as described in the previous section. SU doping can now be selected for optimal capacitance profile. From FIG.
Any value below 1015 cm-3 should be acceptable.
【0032】一層高い周波数に至るためには、SUの厚
さを増加させて基板抵抗を十分に低くせねばならず、そ
してこのことはその基板の遮蔽効果の若干を犠牲にする
ことになる。より興味を引く解決は、非常に導電性の
層、たとえば珪化物をSLの頂部に埋め込むか、または
単にSLを金属で置換することかも知れない。In order to reach higher frequencies, the thickness of the SU must be increased to lower the substrate resistance sufficiently, which at the expense of some of the substrate's shielding effectiveness. A more interesting solution may be to embed a highly conductive layer, such as silicide, on top of the SL or simply replace the SL with a metal.
【0033】基板抵抗およびクロストークの物理的基準
による評価は、最小化するための基板特性の最適化およ
びこれら寄生の妥協点用のガイドラインとして利用可能
である。二元−抵抗率基板を一例として用い、そしてそ
れらが高度抵抗性基板を超える或る長所を有しているこ
とを示している。図9は最も高度な抵抗性を有する基板
ですら1MHzにおいて依然として顕著なクロストーク
を許容することを示しており、そして10GHzにおい
てコンポーネントを有する殆どの回路に関して、そこに
はクロストークが重要であり得る一層低い周波数におい
て作動する回路の他の部分が屡々存在することを示して
いる。高度抵抗性基板の実際の抵抗率はまた、印加され
たDCバイアスに対して非常に影響されやすい可能性が
ある。絶縁層分離無しでは、キャリア・インジェクショ
ンがあらゆる高抵抗率を消失させることになり、分離を
伴えば、蓄積または逆転層を絶縁体/基板境界において
生成することが出来る。上記実施例において、デバイス
に印加されたDCバイアス2Vは蓄積層を生成し、これ
はCD1,D3のピークを50%上昇させ、そしてピー
クの幅を22dbから47dbに拡げる。最後の実施例
の二元−抵抗性基板に印加された同一のバイアスは全く
効果を示さなかった。それは蓄積層によって許容された
付加的な伝導が、より高度にドープされた基板層によっ
て小さくされたからである。Evaluation of the substrate resistance and crosstalk by physical criteria can be used as a guideline for optimizing the substrate properties to minimize and for compromising these parasitics. Binary-resistivity substrates are used as an example, and show that they have certain advantages over highly resistive substrates. FIG. 9 shows that even the most highly resistive substrates still allow significant crosstalk at 1 MHz, and for most circuits with components at 10 GHz, crosstalk can be important there. It shows that there are often other parts of the circuit that operate at lower frequencies. The actual resistivity of a highly resistive substrate can also be very sensitive to applied DC bias. Without insulating layer separation, carrier injection would destroy any high resistivity, and with separation, an accumulation or inversion layer could be created at the insulator / substrate interface. In the above example, a DC bias of 2V applied to the device creates a storage layer, which raises the peak of CD1, D3 by 50% and widens the peak width from 22db to 47db. The same bias applied to the binary-resistive substrate of the last example had no effect. This is because the additional conduction allowed by the storage layer has been reduced by the more highly doped substrate layer.
【0034】最後の実施例の二元−抵抗性基板は、10
GHzにおける基板抵抗およびクロストーク間の良好な
妥協点を提供した。より低い周波数において、妥協点は
一層容易である。Rの一層低い値はより薄いSUをもた
らすので、SLからのより大きな遮蔽が得られる。10
GHzよりはるかに高い周波数においては、クロストー
クからの何らかの顕著な遮蔽を提供するために興味を引
くデバイス、たとえば埋め込み接地面または金属上の非
常に薄い基板が必要となろう。The binary-resistive substrate of the last embodiment has 10
It provided a good compromise between substrate resistance and crosstalk at GHz. At lower frequencies, the compromise is easier. A lower value of R results in a thinner SU, so that greater shielding from SL is obtained. 10
At frequencies much higher than GHz, interesting devices, such as buried ground planes or very thin substrates on metal, would be required to provide some significant shielding from crosstalk.
【図1】本発明を含むボンデッドウエハを示す横断面図
である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a bonded wafer including the present invention.
【図2】本発明の代替実施態様を示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an alternative embodiment of the present invention.
【図3】本発明をシミュレートするために用いる分析的
モデルを示す横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an analytical model used to simulate the present invention.
【図4】簡略化した分析的モデルを示す別の横断面図で
ある。FIG. 4 is another cross-sectional view showing a simplified analytical model.
【図5】異なった基板ドーパントレベルに関する周波数
109ヘルツにおける抵抗対Log10 (抵抗率)を表すグ
ラフである。FIG. 5 is a graph showing resistance vs. Log10 (resistivity) at a frequency of 109 Hertz for different substrate dopant levels.
【図6】1010ヘルツにおける周波数に関する図5に
類似するグラフである。FIG. 6 is a graph similar to FIG. 5 for frequency at 1010 Hertz.
【図7】分析上の簡略化の精度を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the accuracy of analytical simplification.
【図8】3個のデバイスを有するボンデッドウエハを示
す横断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a bonded wafer having three devices.
【図9】周波数を関数として図8のボンデッドウエハの
異なったエレメント間のキャパシタンスを示すグラフで
ある。FIG. 9 is a graph showing the capacitance between different elements of the bonded wafer of FIG. 8 as a function of frequency.
【図10】先行技術による従来のシリコン基板における
基板ドーピングについての異なったレベルに関する周波
数を関数としてデバイスD1およびD2間のキャパシタ
ンスを示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the capacitance between devices D1 and D2 as a function of frequency for different levels of substrate doping in a conventional silicon substrate according to the prior art.
【図11】先行技術による従来のシリコン基板における
基板ドーピングについての異なったレベルに関する周波
数を関数としてデバイスD1およびD3間のキャパシタ
ンスを示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the capacitance between devices D1 and D3 as a function of frequency for different levels of substrate doping in a conventional silicon substrate according to the prior art.
【図12】本発明により調製された多層基板についての
デバイスD1およびD2ならびにデバイスD1およびD
3間の別のキャパシタンスを示す。FIG. 12 shows devices D1 and D2 and devices D1 and D for a multilayer substrate prepared according to the present invention.
3 shows another capacitance between the three.
10 ボンデッドウエハ 12 ハンドルウエハ 14 半絶縁層 15 バリヤー層 16 ハンドルウエハ 18 絶縁層 20 デバイス層 22、24 アクティブ・デバイス 30 ボンデッドウエハ 50 ボンデッドウエハ 52 ハンドル基板 54 ボンド酸化物層 56 デバイスウエハ 58 酸化物層 60 絶縁層 62 メタルライン 64 半絶縁層 REFERENCE SIGNS LIST 10 bonded wafer 12 handle wafer 14 semi-insulating layer 15 barrier layer 16 handle wafer 18 insulating layer 20 device layer 22, 24 active device 30 bonded wafer 50 bonded wafer 52 handle substrate 54 bond oxide layer 56 device wafer 58 oxidation Material layer 60 insulating layer 62 metal line 64 semi-insulating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー リヴォリ アメリカ合衆国 フロリダ州 32905,パ ーム ベイ,デイトナ ドライヴ 1198 (72)発明者 ジョルジー バジョール アメリカ合衆国 フロリダ州 32901,メ ルバーン,マートゥルウッド ロード 231 (72)発明者 レックス イー. ローサー アメリカ合衆国 フロリダ州 32907,ノ ース イースト パーム ベイ,プリマウ ンス コート 980 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Anthony Rivoli 32905, Florida, USA, Daytona Drive 1198 (72) Inventor Jorgie Bayor United States 32901, Florida, Malvern, Martwood Road 231 (72) Inventor Rex E. Lowther United States Florida 32907, North East Palm Bay, Pre-Mountain Court 980
Claims (8)
絶縁層と、絶縁層と、絶縁層上の単結晶シリコンから成
るデバイス層であって、半絶縁層が所定の厚さを有する
ことを特徴とする、高周波数における損失およびクロス
トークを減少させるために半絶縁層によってボンディン
グされたウエハにより構成される半導体デバイス。1. A device layer comprising a handle substrate, a semi-insulating layer on a handle wafer, an insulating layer, and single crystal silicon on the insulating layer, wherein the semi-insulating layer has a predetermined thickness. A semiconductor device comprising a wafer bonded by a semi-insulating layer to reduce loss and crosstalk at high frequencies.
−10,000Ω−cmの範囲内の抵抗率を有し、この
場合ハンドルウエハが好ましくは1Ω−cm未満の抵抗
率を有する請求項1記載のデバイス。2. The method according to claim 1, wherein the handle wafer is doped.
The device of claim 1, having a resistivity in the range of -10,000 ohm-cm, wherein the handle wafer preferably has a resistivity of less than 1 ohm-cm.
よびガリウム砒素を含む群から選択されるものを含んで
成ると共に、この半絶縁層は多結晶シリコン、非晶質シ
リコン、SIPOS、FIPOSを含んで成る群の一つ
を含んで成り、そして絶縁層が二酸化珪素である請求項
1または2記載のデバイス。3. The semi-insulating layer comprises one selected from the group comprising diamond, silicon carbide and gallium arsenide, and the semi-insulating layer comprises polycrystalline silicon, amorphous silicon, SIPOS, FIPOS. 3. A device according to claim 1 comprising one of the group consisting of: and wherein the insulating layer is silicon dioxide.
十分厚く、そして半絶縁層は回路エレメント間のクロス
トークを減少させるために十分薄く、またハンドルウエ
ハおよび半絶縁層間にバリヤー層を設けている前記請求
項1乃至3のいずれかに記載のデバイス。4. The semi-insulating layer is thick enough to reduce substrate losses, the semi-insulating layer is thin enough to reduce crosstalk between circuit elements, and a barrier layer is provided between the handle wafer and the semi-insulating layer. A device according to any of the preceding claims, wherein
るエピタキシャル層を含んで成り、ここにおいて半絶縁
層が絶縁層の厚さより厚く、そして好ましくは半絶縁層
が最小のデバイスの幅よりも6倍狭いか、あるいは半絶
縁層は絶縁層の厚さより厚いが、最小のデバイスの幅よ
りも6倍狭い請求項4記載のデバイス。5. The barrier layer comprises an epitaxial layer of undoped silicon, wherein the semi-insulating layer is thicker than the thickness of the insulating layer, and preferably the semi-insulating layer is six times the minimum device width. 5. The device of claim 4, wherein the semi-insulating layer is narrower or thicker than the thickness of the insulating layer, but six times narrower than the smallest device width.
を増加させるために金属層または珪化物層を含み、そし
てここにおいて半絶縁層は抵抗率損失を減少させるため
に十分厚いが、シールディングを減少させることにより
クロストークに悪影響を及ぼさないように余り厚くはな
い前記請求項4乃至5のいずれかに記載のデバイス。6. The barrier layer includes a metal layer or a silicide layer to increase the conductivity of the handle wafer, wherein the semi-insulating layer is thick enough to reduce resistivity loss, but does not increase shielding. A device according to any of claims 4 to 5, which is not too thick so that reducing it does not adversely affect crosstalk.
と、ハンドルウエハ上のポリシリコンから成る半絶縁層
と、半絶縁層上の二酸化珪素から成る絶縁層と、単結晶
シリコンから成るデバイス層であって、ハンドル基板上
に配置されたシリコンから成るエピタキシャル層を備え
るものとを含んで成ることを特徴とする、高周波数にお
ける損失およびクロストークを減少させるための半絶縁
層を備えるボンデッドウエハ構造体により構成される半
導体デバイス。7. A handle substrate made of single-crystal silicon, a semi-insulating layer made of polysilicon on a handle wafer, an insulating layer made of silicon dioxide on the semi-insulating layer, and a device layer made of single-crystal silicon. A bonded wafer structure having a semi-insulating layer to reduce loss and crosstalk at high frequencies, comprising a silicon epitaxial layer disposed on a handle substrate. Semiconductor device composed.
単結晶半導体物質から成るデバイス層であって、これら
のデバイスが互いに第一の距離をもって離間されている
ものと、デバイス層を支持するために第一の抵抗率を有
し、かつ高周波信号に起因する抵抗損失を制御するため
の制御された上部基板厚さを有する上部基板と、上部基
板を支持するためならびにデバイス層および下部基板間
の距離に逆比例する前記デバイス層におけるデバイス間
のクロストークを抑制するために第二の抵抗率を有する
下部基板とを含んで成り、第一抵抗率は第二抵抗率より
も大きく、そして好ましくは上部基板の厚さが最小のア
クティブ回路デバイスの幅と略同一またはそれより薄い
ことを特徴とする高周波信号を搬送するための基板によ
って構成される半導体デバイス。8. A device layer comprising a single crystal semiconductor material including an integrated device forming an integrated circuit, wherein the device layers are separated by a first distance from each other, and a device layer for supporting the device layer. An upper substrate having a first resistivity and a controlled upper substrate thickness for controlling resistive losses due to high frequency signals; and a distance between the device layer and the lower substrate for supporting the upper substrate and for the upper substrate. A lower substrate having a second resistivity to suppress crosstalk between devices in the device layer, which is inversely proportional to the first resistivity, and wherein the first resistivity is greater than the second resistivity, and A semiconductor constituted by a substrate for carrying high-frequency signals, characterized in that the thickness of the substrate is approximately equal to or less than the width of the smallest active circuit device Body device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13186597A JPH10335615A (en) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | Improvement of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13186597A JPH10335615A (en) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | Improvement of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10335615A true JPH10335615A (en) | 1998-12-18 |
Family
ID=15067944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13186597A Pending JPH10335615A (en) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | Improvement of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10335615A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000036584A (en) * | 1998-06-10 | 2000-02-02 | Lucent Technol Inc | Circuit device and its manufacturing method |
US6552710B1 (en) | 1999-05-26 | 2003-04-22 | Nec Electronics Corporation | Driver unit for driving an active matrix LCD device in a dot reversible driving scheme |
JP2011524650A (en) * | 2008-06-30 | 2011-09-01 | エス.オー.アイ.テック シリコン オン インシュレータ テクノロジーズ | Characteristics and manufacturing method of low cost substrate with high resistivity |
JP2012199550A (en) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Soytec | Method of manufacturing base substrate for semiconductor type substrate on insulator |
JP2013543276A (en) * | 2010-11-19 | 2013-11-28 | ソイテック | Electronic devices for radio frequency or power applications and processes for manufacturing such devices |
JP2014509087A (en) * | 2011-03-22 | 2014-04-10 | ソイテック | Manufacturing method for semiconductor on insulator type substrates for radio frequency applications |
JP2016143820A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 信越半導体株式会社 | Semiconductor bonding wafer and method of manufacturing the same |
JP2021005720A (en) * | 2016-10-26 | 2021-01-14 | グローバルウェーハズ カンパニー リミテッドGlobalWafers Co.,Ltd. | High resistivity silicon-on-insulator substrate with improved charge capture efficiency |
-
1997
- 1997-05-22 JP JP13186597A patent/JPH10335615A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000036584A (en) * | 1998-06-10 | 2000-02-02 | Lucent Technol Inc | Circuit device and its manufacturing method |
US6552710B1 (en) | 1999-05-26 | 2003-04-22 | Nec Electronics Corporation | Driver unit for driving an active matrix LCD device in a dot reversible driving scheme |
JP2011524650A (en) * | 2008-06-30 | 2011-09-01 | エス.オー.アイ.テック シリコン オン インシュレータ テクノロジーズ | Characteristics and manufacturing method of low cost substrate with high resistivity |
JP2013543276A (en) * | 2010-11-19 | 2013-11-28 | ソイテック | Electronic devices for radio frequency or power applications and processes for manufacturing such devices |
JP2016219833A (en) * | 2010-11-19 | 2016-12-22 | ソイテックSoitec | Electronic device for radiofrequency or power application and process for manufacturing such device |
KR101876912B1 (en) * | 2010-11-19 | 2018-07-11 | 소이텍 | Electronic device for radiofrequency or power applications and process for manufacturing such a device |
JP2012199550A (en) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Soytec | Method of manufacturing base substrate for semiconductor type substrate on insulator |
JP2014509087A (en) * | 2011-03-22 | 2014-04-10 | ソイテック | Manufacturing method for semiconductor on insulator type substrates for radio frequency applications |
KR20180084147A (en) * | 2011-03-22 | 2018-07-24 | 소이텍 | Manufacturing method for a semiconductor on insulator type substrate for radiofrequency applications |
JP2016143820A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 信越半導体株式会社 | Semiconductor bonding wafer and method of manufacturing the same |
WO2016125427A1 (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-11 | 信越半導体株式会社 | Bonded semiconductor wafer and method for manufacturing same |
JP2021005720A (en) * | 2016-10-26 | 2021-01-14 | グローバルウェーハズ カンパニー リミテッドGlobalWafers Co.,Ltd. | High resistivity silicon-on-insulator substrate with improved charge capture efficiency |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5773151A (en) | Semi-insulating wafer | |
US20220285550A1 (en) | Semiconductor Device Having Contact Trenches Extending from Opposite Sides of a Semiconductor Body | |
US6294829B1 (en) | Multilayer quadruple gate field effect transistor structure for use in integrated circuit devices | |
US5770875A (en) | Large value capacitor for SOI | |
JP3447927B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
EP1728275B1 (en) | Techniques to reduce substrate cross talk on mixed signal and rf circuit design | |
KR100243658B1 (en) | Inductor device using substrate biasing technigue and method for fabricating the same | |
JP5637632B2 (en) | RF apparatus and method featuring grooves under bond pads | |
US20050042867A1 (en) | Semiconductor device having electrical contact from opposite sides | |
US8264082B2 (en) | Semiconductor devices with low resistance back-side coupling | |
CN103390593B (en) | A kind of Semiconductor substrate and manufacture method thereof | |
KR20010085375A (en) | Thermal conductivity enhanced semiconductor structures and fabrication processes | |
JPH04212469A (en) | Mosfet provided with substrate source contact and its manufacture | |
US5663588A (en) | Semiconductor device having an SOI structure of mesa isolation type and manufacturing method therefor | |
CN104956489A (en) | Semiconductor device, integrated circuit and method of forming a semiconductor device | |
US20090173939A1 (en) | Hybrid Wafers | |
EP0534271B1 (en) | Semiconductor device having improved frequency response | |
JPH10335615A (en) | Improvement of semiconductor device | |
WO2005104232A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing such a device | |
US5637513A (en) | Fabrication method of semiconductor device with SOI structure | |
KR20070063585A (en) | Semiconductor device having a frontside contact and vertical trench isolation and method of fabricating same | |
US7635896B2 (en) | SOI device with contact trenches formed during epitaxial growing | |
JPH06232149A (en) | Semiconductor device | |
JP2933509B2 (en) | Semiconductor device | |
US20060220146A1 (en) | Semiconductor device |