JP2574565B2 - マイクロ波集積回路とその製造方法 - Google Patents
マイクロ波集積回路とその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧａＡｓ能動素子と水
晶電気音響素子を一体に集積したマイクロ波集積回路、
特に電圧制御発振器の小型軽量化、高性能化、低価格化
に関する。
晶電気音響素子を一体に集積したマイクロ波集積回路、
特に電圧制御発振器の小型軽量化、高性能化、低価格化
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気音響素子、例えば水晶振動子
を用いた電圧制御発振器は、発振を起こすための能動素
子としてのトランジスタ、および希望の周波数で発振さ
せるための水晶振動子と電圧により容量の変化する可変
容量ダイオードおよび若干のコンデンサや抵抗などの電
気部品より構成される。ここに用いられる水晶振動子
は、その振動周波数として、所定の値を持ち、その性能
が十分長期間安定であるように、金属管などの容器に密
封されている。しかし、そのため水晶振動子の形状が水
晶そのものの大きさの数倍にもなってしまい、自動車電
話、携帯電話など小型であることが極めて重要な装置に
おいては、その小型化が極めて重要な課題となってい
る。
を用いた電圧制御発振器は、発振を起こすための能動素
子としてのトランジスタ、および希望の周波数で発振さ
せるための水晶振動子と電圧により容量の変化する可変
容量ダイオードおよび若干のコンデンサや抵抗などの電
気部品より構成される。ここに用いられる水晶振動子
は、その振動周波数として、所定の値を持ち、その性能
が十分長期間安定であるように、金属管などの容器に密
封されている。しかし、そのため水晶振動子の形状が水
晶そのものの大きさの数倍にもなってしまい、自動車電
話、携帯電話など小型であることが極めて重要な装置に
おいては、その小型化が極めて重要な課題となってい
る。
【０００３】また高周波化を図る為に、水晶振動子の厚
みを、研磨あるいはエッチングにより薄板化することも
行われているが、１０μｍ以下に薄くして、それを固定
しようとすると、機械的強度が極めて弱いため、取扱が
困難であり、量産性が極めて悪く、価格も高価なものと
なり、実用に供しないものであった。
みを、研磨あるいはエッチングにより薄板化することも
行われているが、１０μｍ以下に薄くして、それを固定
しようとすると、機械的強度が極めて弱いため、取扱が
困難であり、量産性が極めて悪く、価格も高価なものと
なり、実用に供しないものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、容器に収
納した水晶振動子とトランジスタおよび関連部品を個別
に基板上に接続する方法で構成した電圧制御発振器で
は、大きくかつ重くなるため、自動車電話、携帯電話な
ど小型、軽量を最も重要な要素とする装置においては、
好ましくないという課題があった。また水晶振動子の薄
板化が、量産性の面で極めて困難であり、実質的に、水
晶振動子による５００ＭＨｚを越えるような高周波の電
圧制御発振器を得ることが困難であった。
納した水晶振動子とトランジスタおよび関連部品を個別
に基板上に接続する方法で構成した電圧制御発振器で
は、大きくかつ重くなるため、自動車電話、携帯電話な
ど小型、軽量を最も重要な要素とする装置においては、
好ましくないという課題があった。また水晶振動子の薄
板化が、量産性の面で極めて困難であり、実質的に、水
晶振動子による５００ＭＨｚを越えるような高周波の電
圧制御発振器を得ることが困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、トランジスタなどを有するＧａＡｓ基板上に、水晶
を用いた電気音響素子を直接接合、集積化し、それらを
容器内に収納するようにしたものである。
め、トランジスタなどを有するＧａＡｓ基板上に、水晶
を用いた電気音響素子を直接接合、集積化し、それらを
容器内に収納するようにしたものである。
【０００６】
【作用】上記のような構成とすることにより、小型軽
量、高性能、低価格のマイクロ波集積回路、特に電圧制
御発振器が得られる。
量、高性能、低価格のマイクロ波集積回路、特に電圧制
御発振器が得られる。
【０００７】
【実施例】以下本発明の実施例のマイクロ波集積回路、
特に電圧制御発振器に適用した場合の構成とその製造方
法について、図面を参照しながら説明する。
特に電圧制御発振器に適用した場合の構成とその製造方
法について、図面を参照しながら説明する。
【０００８】（実施例１）本実施例の電圧制御発振器の
構造の第１の例を図１に示す。図において、１はＧａＡ
ｓ基板、２はＧａＡｓ基板１の上に接合された水晶振動
子、３はＧａＡｓ基板上に形成された電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）、４は電圧により靜電容量の変化する可
変容量ダイオードチップ、５はコンデンサやインダク
タ、抵抗などの受動チップ部品、６は水晶振動子の上電
極、７は水晶振動子の下電極であり、下電極とＧａＡｓ
基板上の配線とは、バイアホール（基板に貫通孔を設
け、その内部を導体で被い、基板の上下を電気的に接続
したもの）などで接続されており、さらにＧａＡｓ基板
上の各部品と水晶振動子の上下電極とは、図では表示さ
れていないが、電圧制御発振器になるように配線接続さ
れている。８はＧａＡｓ基板に形成された酸化珪素膜も
しくは珪素膜で、これによりＧａＡｓ基板と水晶板は直
接接合されている。さらに、このように一体に集積化さ
れた電圧制御発振器を密封容器に収納する。電界効果ト
ランジスタと各種電気部品ならびに水晶振動子により発
振器が構成されている。可変容量ダイオードに加わる電
圧を変えることにより、静電容量を変え、発振周波数を
変えることができる。このような構造とすることによ
り、発振回路部と水晶振動子を一体として集積化してい
るため、従来よりも大幅な小型化が可能となった。この
ような構成とすることにより、従来のように、水晶振動
子を容器に密閉したものを個別につけたものに比べ、体
積で約１／１０、重量で約１／５となった。
構造の第１の例を図１に示す。図において、１はＧａＡ
ｓ基板、２はＧａＡｓ基板１の上に接合された水晶振動
子、３はＧａＡｓ基板上に形成された電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）、４は電圧により靜電容量の変化する可
変容量ダイオードチップ、５はコンデンサやインダク
タ、抵抗などの受動チップ部品、６は水晶振動子の上電
極、７は水晶振動子の下電極であり、下電極とＧａＡｓ
基板上の配線とは、バイアホール（基板に貫通孔を設
け、その内部を導体で被い、基板の上下を電気的に接続
したもの）などで接続されており、さらにＧａＡｓ基板
上の各部品と水晶振動子の上下電極とは、図では表示さ
れていないが、電圧制御発振器になるように配線接続さ
れている。８はＧａＡｓ基板に形成された酸化珪素膜も
しくは珪素膜で、これによりＧａＡｓ基板と水晶板は直
接接合されている。さらに、このように一体に集積化さ
れた電圧制御発振器を密封容器に収納する。電界効果ト
ランジスタと各種電気部品ならびに水晶振動子により発
振器が構成されている。可変容量ダイオードに加わる電
圧を変えることにより、静電容量を変え、発振周波数を
変えることができる。このような構造とすることによ
り、発振回路部と水晶振動子を一体として集積化してい
るため、従来よりも大幅な小型化が可能となった。この
ような構成とすることにより、従来のように、水晶振動
子を容器に密閉したものを個別につけたものに比べ、体
積で約１／１０、重量で約１／５となった。
【０００９】接合を一般の樹脂などの接着剤を用いて行
うと、耐熱性や耐薬品性の面から、その後は半導体プロ
セスが行えないなどの問題点があるが、本実施例の方法
を用いれば、ＧａＡｓ基板と水晶（酸化珪素の単結晶）
は、水晶自身の表面の酸化珪素とＧａＡｓ基板上に形成
された酸化珪素もしくは珪素とが反応して接合されたも
のであり、したがって無機物による接着であり、そのよ
うな問題が大幅に改善される。また樹脂の接着剤を用い
た場合、熱に弱い問題や、熱膨張係数が有機物である樹
脂と無機のＧａＡｓ基板や水晶で大きく異なることによ
る、機械的歪による長期信頼性の問題などがあったが、
本実施例のように、無機材料で接着することにより、そ
のような問題も解決される。
うと、耐熱性や耐薬品性の面から、その後は半導体プロ
セスが行えないなどの問題点があるが、本実施例の方法
を用いれば、ＧａＡｓ基板と水晶（酸化珪素の単結晶）
は、水晶自身の表面の酸化珪素とＧａＡｓ基板上に形成
された酸化珪素もしくは珪素とが反応して接合されたも
のであり、したがって無機物による接着であり、そのよ
うな問題が大幅に改善される。また樹脂の接着剤を用い
た場合、熱に弱い問題や、熱膨張係数が有機物である樹
脂と無機のＧａＡｓ基板や水晶で大きく異なることによ
る、機械的歪による長期信頼性の問題などがあったが、
本実施例のように、無機材料で接着することにより、そ
のような問題も解決される。
【００１０】（実施例２）本実施例の電圧制御発振器の
構造の第２の例を図２に示す。図において、１はＧａＡ
ｓ基板、２はＧａＡｓ基板１の上に接合された水晶振動
子、３はＧａＡｓ基板上に形成された電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）、４’は電圧により靜電容量の変化する
可変容量ダイオードチップ、５’はコンデンサやインダ
クタ、抵抗などの受動チップ部品、６は水晶振動子の上
電極、７は水晶振動子の下電極であり、下電極とＧａＡ
ｓ基板上の配線とは、バイアホール（基板に貫通孔を設
け、その内部を導体で被い、基板の上下を電気的に接続
したもの）などで接続されており、さらにＧａＡｓ基板
上の各部品と水晶振動子の上下電極とは、図では表示さ
れていないが、電圧制御発振器になるように配線接続さ
れている。８はＧａＡｓ基板に形成された酸化珪素膜も
しくは珪素膜で、これによりＧａＡｓ基板と水晶板は直
接接合されている。電界効果トランジスタと各種電気部
品ならびに水晶振動子により発振器が構成されている。
可変容量ダイオードに加わる電圧を変えることにより、
静電容量を変え、発振周波数を変えることができる。さ
らに、このように一体に集積化された電圧制御発振器を
密封容器に収納する。実施例１と異なるのは、４’、
５’をＧａＡｓ基板上に一体に作りこんだことである。
可変容量ダイオードは、ＧａＡｓ基板を用いれば一体に
作りこむことは容易である。また抵抗は、拡散処理によ
り形成したＧａＡｓ抵抗や窒化タンタルなどの薄膜抵抗
を、コンデンサは酸化珪素薄膜などを、インダクタは、
配線パターンを渦巻状に形成することなどによって、容
易に得ることができる。この様な構成にすると、実施例
１の場合よりもさらに小型化が容易になるとともに、チ
ップ部品実装の手間が不要となるため、量産も容易とな
る。
構造の第２の例を図２に示す。図において、１はＧａＡ
ｓ基板、２はＧａＡｓ基板１の上に接合された水晶振動
子、３はＧａＡｓ基板上に形成された電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）、４’は電圧により靜電容量の変化する
可変容量ダイオードチップ、５’はコンデンサやインダ
クタ、抵抗などの受動チップ部品、６は水晶振動子の上
電極、７は水晶振動子の下電極であり、下電極とＧａＡ
ｓ基板上の配線とは、バイアホール（基板に貫通孔を設
け、その内部を導体で被い、基板の上下を電気的に接続
したもの）などで接続されており、さらにＧａＡｓ基板
上の各部品と水晶振動子の上下電極とは、図では表示さ
れていないが、電圧制御発振器になるように配線接続さ
れている。８はＧａＡｓ基板に形成された酸化珪素膜も
しくは珪素膜で、これによりＧａＡｓ基板と水晶板は直
接接合されている。電界効果トランジスタと各種電気部
品ならびに水晶振動子により発振器が構成されている。
可変容量ダイオードに加わる電圧を変えることにより、
静電容量を変え、発振周波数を変えることができる。さ
らに、このように一体に集積化された電圧制御発振器を
密封容器に収納する。実施例１と異なるのは、４’、
５’をＧａＡｓ基板上に一体に作りこんだことである。
可変容量ダイオードは、ＧａＡｓ基板を用いれば一体に
作りこむことは容易である。また抵抗は、拡散処理によ
り形成したＧａＡｓ抵抗や窒化タンタルなどの薄膜抵抗
を、コンデンサは酸化珪素薄膜などを、インダクタは、
配線パターンを渦巻状に形成することなどによって、容
易に得ることができる。この様な構成にすると、実施例
１の場合よりもさらに小型化が容易になるとともに、チ
ップ部品実装の手間が不要となるため、量産も容易とな
る。
【００１１】（実施例３）本実施例の電圧制御発振器の
製造方法の例を示す。
製造方法の例を示す。
【００１２】まずＧａＡｓ基板の所定の箇所にエッチン
グなどにより凹部を設け、その内部に、８７０度Ｃ以上
で行うプロセス例えば、拡散プロセスなどを含めて、一
連の半導体プロセス処理を行い、ＦＥＴおよび可変容量
ダイオードなどを形成する。拡散プロセスは、通常１０
００度Ｃ以上の高温で行われる。次に、各種素子を形成
したＧａＡｓ部に保護膜を形成した後、その他のＧａＡ
ｓ部と水晶板の表面を極めて清浄にする。具体的には、
過酸化水素、アンモニアの混合液でＧａＡｓ表面層をエ
ッチング除去する。水晶表面は、バッファード弗酸によ
り、清浄化する。ＧａＡｓ基板には、さらにその上に化
学気相成長法などにより酸化珪素膜を形成する。酸化珪
素膜の膜厚は０．５ー３ミクロン程度である。さらに酸
化珪素表面は、バッファード弗酸により清浄化する。そ
の後、ＧａＡｓ基板上に形成した酸化珪素膜と水晶両者
の表面を純水で十分洗浄し、すぐに一様に重ねあわせる
と、酸化珪素表面と水晶（酸化珪素の単結晶）表面に吸
着した水酸基によって、容易に直接接合が得られる。こ
のままでも十分強固な接合が得られる。しかし、さらに
この状態で、１００度Ｃから８６０度Ｃの温度で熱処理
を行うと、水晶板とＧａＡｓ基板の接合は更に強化され
る。熱処理温度が高い場合、ＧａＡｓ基板と水晶板の熱
膨張率の差があるため、形状、寸法などに多少の制約が
加えられるが、基本的には、高温で熱処理する場合ほ
ど、水晶板の厚みを薄く、また面積を小さくしていけ
ば、剥離や破損なく接合強度の向上が可能である。次
に、水晶板の保持部以外の水晶板直下部分のみをエッチ
ングできるように他の部分をレジストなどにより被った
後、エッチングを実施して、水晶板の保持部以外の水晶
板直下部分のみを除去する。次に、接合の熱処理温度以
下でかつ８６０度Ｃ以下の温度で処理する各種プロセ
ス、例えば電極形成などを実施し、その時あるいはその
後、水晶振動子の両面に真空蒸着等により、電極を形成
し、さらに通常のホトリソグラフィーにより、配線パタ
ーンを形成する。電極はアルミニウムや金などが用いら
れる。接合強化の熱処理効果は、例えば、２００度Ｃ
で、１時間程度保持するだけでも接合強度は数倍に上が
り、数１０Ｋｇ／平方ｃｍの強度が得られる。８６０度
Ｃ以上に温度を上げると、水晶の結晶型が変化し水晶振
動子としての所定の性能が得られないので、接合温度は
８６０度Ｃ以下とする必要がある。
グなどにより凹部を設け、その内部に、８７０度Ｃ以上
で行うプロセス例えば、拡散プロセスなどを含めて、一
連の半導体プロセス処理を行い、ＦＥＴおよび可変容量
ダイオードなどを形成する。拡散プロセスは、通常１０
００度Ｃ以上の高温で行われる。次に、各種素子を形成
したＧａＡｓ部に保護膜を形成した後、その他のＧａＡ
ｓ部と水晶板の表面を極めて清浄にする。具体的には、
過酸化水素、アンモニアの混合液でＧａＡｓ表面層をエ
ッチング除去する。水晶表面は、バッファード弗酸によ
り、清浄化する。ＧａＡｓ基板には、さらにその上に化
学気相成長法などにより酸化珪素膜を形成する。酸化珪
素膜の膜厚は０．５ー３ミクロン程度である。さらに酸
化珪素表面は、バッファード弗酸により清浄化する。そ
の後、ＧａＡｓ基板上に形成した酸化珪素膜と水晶両者
の表面を純水で十分洗浄し、すぐに一様に重ねあわせる
と、酸化珪素表面と水晶（酸化珪素の単結晶）表面に吸
着した水酸基によって、容易に直接接合が得られる。こ
のままでも十分強固な接合が得られる。しかし、さらに
この状態で、１００度Ｃから８６０度Ｃの温度で熱処理
を行うと、水晶板とＧａＡｓ基板の接合は更に強化され
る。熱処理温度が高い場合、ＧａＡｓ基板と水晶板の熱
膨張率の差があるため、形状、寸法などに多少の制約が
加えられるが、基本的には、高温で熱処理する場合ほ
ど、水晶板の厚みを薄く、また面積を小さくしていけ
ば、剥離や破損なく接合強度の向上が可能である。次
に、水晶板の保持部以外の水晶板直下部分のみをエッチ
ングできるように他の部分をレジストなどにより被った
後、エッチングを実施して、水晶板の保持部以外の水晶
板直下部分のみを除去する。次に、接合の熱処理温度以
下でかつ８６０度Ｃ以下の温度で処理する各種プロセ
ス、例えば電極形成などを実施し、その時あるいはその
後、水晶振動子の両面に真空蒸着等により、電極を形成
し、さらに通常のホトリソグラフィーにより、配線パタ
ーンを形成する。電極はアルミニウムや金などが用いら
れる。接合強化の熱処理効果は、例えば、２００度Ｃ
で、１時間程度保持するだけでも接合強度は数倍に上が
り、数１０Ｋｇ／平方ｃｍの強度が得られる。８６０度
Ｃ以上に温度を上げると、水晶の結晶型が変化し水晶振
動子としての所定の性能が得られないので、接合温度は
８６０度Ｃ以下とする必要がある。
【００１３】（実施例４）本実施例の電圧制御発振器の
製造方法の他の例を示す。
製造方法の他の例を示す。
【００１４】実施例３と同様にして、ＧａＡｓ基板の所
定の凹部に、少なくとも能動素子を形成した後、水晶板
との接合処理を行う。次に研磨またはエッチングによ
り、水晶板を薄く加工する。これにより、当初２００μ
ｍ程度ある水晶基板でも、５μｍ以下に加工することが
容易である。そこからさらに精密なエッチングを用いれ
ばさらに薄板化が可能であり、１μｍの厚みも実現する
ことができる。水晶ＡＴカットを用いた場合、１μｍ厚
みにすれば、１ＧＨｚ程度での基本波発振が可能とな
る。その後、実施例３と同様のプロセスを行うことによ
り、ＧａＡｓ基板と水晶振動子を一体に集積化した電圧
制御発振器の製造が可能となる。このように構成した電
圧制御発振器では、従来得られないような１ＧＨｚとい
う高周波での発振が可能となる。特にＧａＡｓ基板を用
いれば、シリコンを用いた場合よりも数倍の周波数にお
いて動作可能なトランジスタが形成できるため、１ＧＨ
ｚ以上の高周波領域においては、極めて有利となる。ま
た１ＧＨｚを越えると、配線引き回しが高周波特性の劣
化を招くため、本実施例のよに一体に集積すればさらに
性能向上が図れる。
定の凹部に、少なくとも能動素子を形成した後、水晶板
との接合処理を行う。次に研磨またはエッチングによ
り、水晶板を薄く加工する。これにより、当初２００μ
ｍ程度ある水晶基板でも、５μｍ以下に加工することが
容易である。そこからさらに精密なエッチングを用いれ
ばさらに薄板化が可能であり、１μｍの厚みも実現する
ことができる。水晶ＡＴカットを用いた場合、１μｍ厚
みにすれば、１ＧＨｚ程度での基本波発振が可能とな
る。その後、実施例３と同様のプロセスを行うことによ
り、ＧａＡｓ基板と水晶振動子を一体に集積化した電圧
制御発振器の製造が可能となる。このように構成した電
圧制御発振器では、従来得られないような１ＧＨｚとい
う高周波での発振が可能となる。特にＧａＡｓ基板を用
いれば、シリコンを用いた場合よりも数倍の周波数にお
いて動作可能なトランジスタが形成できるため、１ＧＨ
ｚ以上の高周波領域においては、極めて有利となる。ま
た１ＧＨｚを越えると、配線引き回しが高周波特性の劣
化を招くため、本実施例のよに一体に集積すればさらに
性能向上が図れる。
【００１５】（実施例５）本実施例の電圧制御発振器の
製造方法の他の例を示す。
製造方法の他の例を示す。
【００１６】実施例３と同様にして、ＧａＡｓ基板の所
定の凹部に、少なくとも能動素子を形成した後、少なく
とも接合面になるＧａＡｓ基板上に非晶質珪素の膜をプ
ラズマＣＶＤなどにより形成する。形成する非晶質珪素
の膜厚は、実施例３の場合とほぼ同様、０．５ー３ミク
ロン程度である。その後、実施例３と同様に、非晶質珪
素と水晶板の表面を極めて清浄にする。具体的方法は、
実施例３とほぼ同じである。珪素表面は、バッファード
弗酸系エッチング液により清浄化する。その後両者の表
面を純水で十分洗浄し、すぐに一様に重ねあわせること
により、容易に接合が得られる。次に必要に応じて実施
例３と同様に、研磨またはエッチングにより、水晶板を
薄く加工する。その後、実施例３と同一のプロセスを行
うことにより、ＧａＡｓ基板と水晶振動子を一体に集積
化した電圧制御発振器の製造が可能となり、実施例３、
４と同様の効果が得られる。この場合の接合強度は、酸
化珪素膜を用いた場合よりも、２−５倍の値が得られ
た。この接合は室温での接合が可能であるので、全プロ
セスを行ったあとに実施する事も可能である。
定の凹部に、少なくとも能動素子を形成した後、少なく
とも接合面になるＧａＡｓ基板上に非晶質珪素の膜をプ
ラズマＣＶＤなどにより形成する。形成する非晶質珪素
の膜厚は、実施例３の場合とほぼ同様、０．５ー３ミク
ロン程度である。その後、実施例３と同様に、非晶質珪
素と水晶板の表面を極めて清浄にする。具体的方法は、
実施例３とほぼ同じである。珪素表面は、バッファード
弗酸系エッチング液により清浄化する。その後両者の表
面を純水で十分洗浄し、すぐに一様に重ねあわせること
により、容易に接合が得られる。次に必要に応じて実施
例３と同様に、研磨またはエッチングにより、水晶板を
薄く加工する。その後、実施例３と同一のプロセスを行
うことにより、ＧａＡｓ基板と水晶振動子を一体に集積
化した電圧制御発振器の製造が可能となり、実施例３、
４と同様の効果が得られる。この場合の接合強度は、酸
化珪素膜を用いた場合よりも、２−５倍の値が得られ
た。この接合は室温での接合が可能であるので、全プロ
セスを行ったあとに実施する事も可能である。
【００１７】（実施例６）本実施例の電圧制御発振器の
製造方法の他の例を示す。
製造方法の他の例を示す。
【００１８】実施例３と同様にして、ＧａＡｓ基板の所
定の凹部に、少なくとも能動素子を形成した後、少なく
とも接合面になるＧａＡｓ基板上に単結晶珪素の膜を分
子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）により形成する。
単結晶珪素膜の成長は、３００ー４００度Ｃの比較的低
温で、非晶質珪素の緩衝膜を形成した後、それより高温
で成長させることに可能である。形成する単結晶珪素の
膜厚は、実施例３の場合とほぼ同様、０．５ー３ミクロ
ン程度である。その後実施例３と同様に、単結晶珪素と
水晶基板の表面を極めて清浄にする。具体的方法は、実
施例３とほぼ同じである。珪素表面は、バッファード弗
酸系エッチング液により清浄化する。その後両者の表面
を純水で十分洗浄し、すぐに一様に重ねあわせることに
より、容易に接合が得られる。次に、必要に応じて実施
例３と同様に、研磨またはエッチングにより、水晶を薄
く加工する。その後実施例３と同一のプロセスを行うこ
とにより、ＧａＡｓ基板と水晶振動子を一体に集積化し
た電圧制御発振器の製造が可能となり、実施例３、４と
同様の効果が得られる。この場合の接合強度は、非晶質
珪素膜を用いた場合よりもさらに強く、酸化珪素膜を用
いた場合の５−１０倍の値が得られた。この接合は室温
での接合が可能であるので、全プロセスを行ったあとに
実施する事も可能である。
定の凹部に、少なくとも能動素子を形成した後、少なく
とも接合面になるＧａＡｓ基板上に単結晶珪素の膜を分
子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）により形成する。
単結晶珪素膜の成長は、３００ー４００度Ｃの比較的低
温で、非晶質珪素の緩衝膜を形成した後、それより高温
で成長させることに可能である。形成する単結晶珪素の
膜厚は、実施例３の場合とほぼ同様、０．５ー３ミクロ
ン程度である。その後実施例３と同様に、単結晶珪素と
水晶基板の表面を極めて清浄にする。具体的方法は、実
施例３とほぼ同じである。珪素表面は、バッファード弗
酸系エッチング液により清浄化する。その後両者の表面
を純水で十分洗浄し、すぐに一様に重ねあわせることに
より、容易に接合が得られる。次に、必要に応じて実施
例３と同様に、研磨またはエッチングにより、水晶を薄
く加工する。その後実施例３と同一のプロセスを行うこ
とにより、ＧａＡｓ基板と水晶振動子を一体に集積化し
た電圧制御発振器の製造が可能となり、実施例３、４と
同様の効果が得られる。この場合の接合強度は、非晶質
珪素膜を用いた場合よりもさらに強く、酸化珪素膜を用
いた場合の５−１０倍の値が得られた。この接合は室温
での接合が可能であるので、全プロセスを行ったあとに
実施する事も可能である。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような構成と製
造方法から成るので、以下に記載されるような効果を示
す。
造方法から成るので、以下に記載されるような効果を示
す。
【００２０】いずれの実施例においても、まず第１に、
発振を起こす基本構成要素であるトランジスタと水晶振
動子などの電気音響素子を、一体に集積しているので、
電圧制御発振器を大幅に小型化、軽量化する事が可能と
なり、従来の容器に収納した水晶振動子を用いる場合に
比べ、容積で約１／１０、重さで約１／５にすることは
容易である。
発振を起こす基本構成要素であるトランジスタと水晶振
動子などの電気音響素子を、一体に集積しているので、
電圧制御発振器を大幅に小型化、軽量化する事が可能と
なり、従来の容器に収納した水晶振動子を用いる場合に
比べ、容積で約１／１０、重さで約１／５にすることは
容易である。
【００２１】また実施例４等に示した、水晶の研磨エッ
チング処理を行えば、５μｍ以下の薄板化が容易に行え
ることから、従来困難であった、準マイクロ波帯（数百
ＭＨｚから数ＧＨｚ）での、基本波発振による電圧制御
発振器が容易に形成可能となる。これにより高性能、低
価格化が可能となる。
チング処理を行えば、５μｍ以下の薄板化が容易に行え
ることから、従来困難であった、準マイクロ波帯（数百
ＭＨｚから数ＧＨｚ）での、基本波発振による電圧制御
発振器が容易に形成可能となる。これにより高性能、低
価格化が可能となる。
【００２２】またＧａＡｓ基板上に集積化しているた
め、シリコントランジスタと集積化した場合よりもトラ
ンジスタとしての高周波特性が数倍よくなり、電圧制御
発振器としての性能も数倍高周波まで対応が可能とな
る。
め、シリコントランジスタと集積化した場合よりもトラ
ンジスタとしての高周波特性が数倍よくなり、電圧制御
発振器としての性能も数倍高周波まで対応が可能とな
る。
【００２３】本実施例の接合方法は、ＧａＡｓ基板と水
晶をミクロンオーダーの珪素系無機材料で直接接合して
いるので、振動周波数の設計、設定が容易であるととも
に、熱や振動などに対する信頼性も大幅に向上するもの
である。。
晶をミクロンオーダーの珪素系無機材料で直接接合して
いるので、振動周波数の設計、設定が容易であるととも
に、熱や振動などに対する信頼性も大幅に向上するもの
である。。
【００２４】また本実施例の方法では、基本的には、室
温での接合が可能であることから、製造プロセスの自由
度が非常に大きく、製造上好ましい。
温での接合が可能であることから、製造プロセスの自由
度が非常に大きく、製造上好ましい。
【００２５】本実施例では、電圧制御発振器の構成の例
を示したが、基本的には電気音響素子とトランジスタな
どの能動素子を一体に集積できるものであり、電圧制御
発振器に限らず、フィルタと増幅器の集積化など広くマ
イクロ波集積回路一般に適用できるものである。
を示したが、基本的には電気音響素子とトランジスタな
どの能動素子を一体に集積できるものであり、電圧制御
発振器に限らず、フィルタと増幅器の集積化など広くマ
イクロ波集積回路一般に適用できるものである。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す断面図
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示す断面図
１ ＧａＡｓ基板 ２ 水晶振動子 ３ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ） ４ 可変容量ダイオード ５ 受動部品 ６ 水晶振動子上電極 ７ 水晶振動子下電極 ８ 酸化珪素もしくは珪素膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金星 章大 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−79487（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−137218（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−122148（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−183510（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−91227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−14449（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】少なくとも能動素子を有するＧａＡｓ基板
および電気音響素子を有する水晶板の接合する側の表面
のうち、少なくとも前記ＧａＡｓ基板の前記表面に、酸
化珪素膜または珪素膜を有し、 前記ＧａＡｓ基板と前記水晶板が、各接合表面に付着し
た水酸基により直接接合されている ことを特徴とするマ
イクロ波集積回路。 - 【請求項２】少なくとも能動素子を有するＧａＡｓ基板
および電気音響素子を有する水晶板の接合する側の表面
のうち、少なくとも前記ＧａＡｓ基板の前記表面に、酸
化珪素膜または珪素膜を有し、 前記ＧａＡｓ基板と前記水晶板が、各接合表面へ水酸基
を付着させる処理と、重ね合わせ熱処理を施して直接接
合されている ことを特徴とするマイクロ波集積回路。 - 【請求項３】水晶板が、その上下面に電極を配し、Ｇａ
Ａｓ基板上への引き出し導通路を有する水晶振動子であ
ることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロ波
集積回路。 - 【請求項４】ＧａＡｓ基板に能動素子を設ける工程と、
前記ＧａＡｓ基板および水晶板の接合する側の表面のう
ち、少なくとも前記ＧａＡｓ基板の前記表面に、酸化珪
素膜または珪素膜を設ける工程と、各接合表面に水酸基
を付着させる工程と、重ね合わせて直接接合する工程
と、前記水晶板に電気音響素子を設ける工程とからなる
ことを特徴とするマイクロ波集積回路の製造方法。 - 【請求項５】ＧａＡｓ基板に能動素子を設ける工程と、
前記ＧａＡｓ基板および水晶板の接合する側の表面のう
ち、少なくとも前記ＧａＡｓ基板の前記表面に、酸化珪
素膜または珪素膜を設ける工程と、各接合表面に水酸基
を付着させる工程と、重ね合わせて直接接合する工程
と、前記ＧａＡｓ基板の前記水晶板直下部分をエッチン
グにより除去して水晶振動子を形成する工程とからなる
ことを特徴とするマイクロ波集積回路の製造方法。 - 【請求項６】直接接合する工程の後に、100℃から860℃
の温度範囲で熱処理する工程を加えることを特徴とする
請求項４または５記載のマイクロ波集積回路の製造方
法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23284191A JP2574565B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | マイクロ波集積回路とその製造方法 |
| DE69232277T DE69232277T2 (de) | 1991-09-12 | 1992-09-10 | Elektroakustische hybride integrierte Schaltung und Methode zu deren Herstellung |
| EP97117914A EP0823780B8 (en) | 1991-09-12 | 1992-09-10 | Electro-acoustic hybrid integrated circuit and manufacturing method thereof |
| EP92115465A EP0531985B1 (en) | 1991-09-12 | 1992-09-10 | Electro-acoustic hybrid integrated circuit and manufacturing method thereof |
| DE69228458T DE69228458T2 (de) | 1991-09-12 | 1992-09-10 | Elektroakustische hybride integrierte Schaltung und ihre Herstellungsverfahren |
| HK98110197.3A HK1009620B (en) | 1991-09-12 | 1998-08-25 | Electro-acoustic hybrid integrated circuit and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23284191A JP2574565B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | マイクロ波集積回路とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0575345A JPH0575345A (ja) | 1993-03-26 |
| JP2574565B2 true JP2574565B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=16945641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23284191A Expired - Fee Related JP2574565B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | マイクロ波集積回路とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574565B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3703773B2 (ja) * | 2002-03-28 | 2005-10-05 | 株式会社ヒューモラボラトリー | 水晶振動子の製造方法 |
| JP6963423B2 (ja) * | 2017-06-14 | 2021-11-10 | 株式会社日本製鋼所 | 接合基板、弾性表面波素子および接合基板の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5679487A (en) * | 1979-12-04 | 1981-06-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | Amplefier for elastic surface wave |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP23284191A patent/JP2574565B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0575345A (ja) | 1993-03-26 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |