(57)【要約】【課題】段差のある電極間に形成したエアブリッジによる配線に、断線が起こりにくいモノリシックマイクロ波集積回路を得る。【解決手段】半絶縁性基板２上に突起状に形成されたＰＩＮダイオード３のアノード電極６ａとストリップ伝送線路の信号用電極８ａとの間を、エアブリッジによる配線７を形成して接続する際に、ストリップ伝送線路の信号用電極８ａを半絶縁性基板２上に積層した絶縁膜９上に形成することにより電極間の段差を減らし、エアブリッジによる配線７の立ち上がり角度を小さくすると共に接続距離を短くし、エアブリッジによる配線７の断線の発生を抑える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半絶縁性基板と、
この半絶縁性基板上に突出して形成された半導体素子と、
この半導体素子の上端に設けられた第１の電極と、
前記半絶縁性基板上に形成された絶縁膜と、
この絶縁膜上に形成された第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極とを接続するエアブリッジによる配線と
を具備したことを特徴とするモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項２】
前記半導体素子をＰＩＮダイオードとし、前記第１の電極をこのＰＩＮダイオードのアノード電極とし、前記第２の電極をストリップ伝送線路としたことを特徴とする請求項１に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ帯及びミリ波帯において使用される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】
マイクロ波帯及びミリ波帯の活用に伴い、これら帯域を利用する通信機器等には、マイクロ波及びミリ波帯用のＰＩＮダイオード等の受動素子及び能動素子等が半絶縁性基板上に集積化された、モノリシックマイクロ波集積回路が広く使用されている。
【０００３】
ＰＩＮダイオードは、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層との間に真性半導体で形成される高比抵抗領域であるＩ（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）層が配置された３層からなるダイオードである。このダイオードは順バイアス時の直列抵抗が極めて小さく、また逆バイアス時の直列抵抗が極めて大きい。更に、入出力間容量を非常に小さくできることから、マイクロ波・ミリ波帯域において良好なオンオフ特性を持つスイッチング素子として、他のマイクロ波素子と共通の半絶縁性基板上に形成され、モノリシックマイクロ波集積回路として活用されている。
【０００４】
図２にＰＩＮダイオードを含む従来のモノリシックマイクロ波集積回路の構造の一例を示す。
【０００５】
図２において、半絶縁性基板１０は例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）からなる基板である。半絶縁性基板１０上にはＮ層１２、Ｉ層１３、及びＰ層１４からなるＰＩＮダイオード１１が形成されており、半絶縁性基板１０上で高さ約２μｍ程度の突起状をなしている。
【０００６】
このＰＩＮダイオード１１のアノード電極１４ａに信号を供給するために、半絶縁性基板１０の上面及び下面には、それぞれストリップ伝送線路の信号用電極１６ａ及び接地用電極１６ｂが形成されており、信号用電極１６ａの端部は、ＰＩＮダイオード１１に近接して形成されている。そして、ＰＩＮダイオード１１のアノード電極１４ａとストリップ伝送線路の信号用電極１６ａの端部とを、エアブリッジによる配線１５により接続し、モノリシック集積回路としている。
【０００７】
エアブリッジ（空中配線）は、マイクロ波集積回路内の素子や電極間等の配線を形成するにあたって、高周波動作の障害となる寄生容量を低減することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の構造においてはＰＩＮダイオード１１の高さが約２μｍあるため、ＰＩＮダイオード１１のアノード電極１４ａとストリップ伝送線路の信号用電極１６ａとの段差が大きい。このため、形成したエアブリッジによる配線１５の立ち上がり角度が急峻な形状となり、エアブリッジによる配線１５に断線が発生しやすい。その結果、集積回路製造時の歩留まりに影響を及ぼしていた。
【０００９】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、半絶縁性基板上に突出して形成されるＰＩＮダイオード等の半導体素子の上部電極と、同じ半絶縁性基板上に設置されるストリップ伝送線路の信号用電極との間のエアブリッジによる配線に断線が起こりにくいモノリシックマイクロ波集積回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のモノリシックマイクロ波集積回路は、半絶縁性基板と、この半絶縁性基板上に突出して形成された半導体素子と、この半導体素子の上端に設けられた第１の電極と、前記半絶縁性基板上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極とを接続するエアブリッジによる配線とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、第２の電極下に絶縁膜を設けることにより段差が緩和され、エアブリッジによる配線に断線が起こりにくい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るモノリシックマイクロ波集積回路の実施の形態について、図１を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明に係るモノリシックマイクロ波集積回路の構造を示す断面図である。図１のモノリシックマイクロ波集積回路１において、半絶縁性基板２は例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）からなる基板である。
【００１４】
半絶縁性基板２上に、マイクロ波半導体素子としてＰＩＮダイオード３が形成されている。このＰＩＮダイオード３は、半絶縁性基板２上にエピタキシャル成長法によって形成されたＮ層４、Ｉ層５、及びＰ層６が順次積層された構造になっており、半絶縁性基板２上での高さが２μｍ程度の突起状をなしている。Ｐ層６の上端面には、金などを蒸着することによって、このＰＩＮダイオード３のアノード電極６ａが形成されている。
【００１５】
また、ＰＩＮダイオード３が形成されている半絶縁性基板２の表面上には、ＰＩＮダイオード３に近接して絶縁膜９が形成されている。この絶縁膜９は、厚さ０．３μｍ程度の窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜である。
【００１６】
更に、絶縁膜９上には、端部がＰＩＮダイオード３に近接したストリップ伝送線路の信号用電極８ａが形成されており、半絶縁性基板２の、裏面に形成されたストリップ伝送線路の接地用電極８ｂと共にストリップ伝送線路８を構成している。
【００１７】
そして、ＰＩＮダイオード３のアノード電極６ａと、ＰＩＮダイオード３に近接したストリップ伝送線路の信号用電極８ａの端部との間にエアブリッジによる配線７が形成され、ＰＩＮダイオード３のアノード電極６ａがストリップ伝送線路の信号用電極８ａに接続されている。
【００１８】
エアブリッジによる配線７の形成には、先ず接続する２点、即ちアノード電極６ａとストリップ伝送線路の信号用電極８ａの端部との間に枕状の支持体を例えばフォトレジストで形成しておき、この支持体上に金属を蒸着して金属配線を形成する。その後、支持体を除去すると、アノード電極６ａとストリップ伝送線路の信号用電極８ａの端部との間が金属配線により架橋接続され、エアブリッジによる配線７が形成される。
【００１９】
上述の構造において、ストリップ伝送線路の信号用電極８ａが絶縁膜９上に形成されていることにより、エアブリッジによる配線７で接続される２点、即ちＰＩＮダイオード３のアノード電極６ａとストリップ伝送線路の信号用電極８ａとの段差を減らすことができる。このため、エアブリッジによる配線７の立ち上がり角度が小さくなると共に接続距離も短くなって、エアブリッジによる配線７の形成時及び形成後における断線の発生を抑えることができる。
【００２０】
また、接続距離を短くできることにより、エアブリッジによる配線７の持つインダクタンスによる信号への影響を減らすことができる。
【００２１】
更に、絶縁膜９は、半絶縁性基板２上にＰＩＮダイオード３を形成する途中工程において一時的に形成された酸化膜や窒化膜等を選択的に残すことにより得ることができるため、従来の製造工程にほとんど影響を及ぼすことなく、前述の効果を得ることができる。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、絶縁膜９上に形成された電極をストリップ伝送線路の信号用電極８ａとしたが、ボンディングパッド等により構成しても良い。また、半絶縁性基板２上に形成された半導体素子をＰＩＮダイオード３とし、その上端の電極をアノード電極６ａとしたが、半絶縁性基板上に突出して形成された半導体素子及びその上端の電極があれば、本実施の形態の構成に限定されるものではない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、段差のある電極間に形成したエアブリッジによる配線に、断線が起こりにくいモノリシックマイクロ波集積回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるモノリシックマイクロ波集積回路の構造を示す断面図。
【図２】従来のモノリシックマイクロ波集積回路の構造の一例を示す断面図。
【符号の説明】
１…モノリシックマイクロ波集積回路
２…半絶縁性基板
３…ＰＩＮダイオード
４…Ｎ層
５…Ｉ層
６…Ｐ層、６ａ…アノード電極
７…エアブリッジによる配線
８…ストリップ伝送線路
８ａ…ストリップ伝送線路の信号用電極
８ｂ…ストリップ伝送線路の接地用電極
９…絶縁膜
【図１】
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【図２】
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