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JP2607199B2 - ハイブリッド集積回路とその製造方法 - Google Patents

ハイブリッド集積回路とその製造方法

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JP2607199B2
JP2607199B2 JP4690792A JP4690792A JP2607199B2 JP 2607199 B2 JP2607199 B2 JP 2607199B2 JP 4690792 A JP4690792 A JP 4690792A JP 4690792 A JP4690792 A JP 4690792A JP 2607199 B2 JP2607199 B2 JP 2607199B2
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JP
Japan
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lithium
silicon
hybrid integrated
crystal piezoelectric
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和生 江田
豊 田口
章大 金星
哲義 小掠
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Si能動素子と電気音
響素子である表面弾性波共振子を一体に集積したハイブ
リッド集積回路、特に電圧制御発振器の小型軽量化、高
性能化に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電気音響素子、例えばニオブ酸リ
チウムまたはタンタル酸リチウム表面弾性波共振子を用
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
ための表面弾性波共振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。
【0003】ここに用いられる表面弾性波共振子は、そ
の振動周波数として、所定の値を持ち、この性能が十分
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。このため表面弾性波共振子の形状寸法が共振子
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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、容器に収
納した表面弾性波共振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。
【0005】本発明は、上記課題に鑑み、電圧制御発振
器の小型軽量化,高性能を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、トランジスタ
などを有するSi基板上に、ニオブ酸リチウムまたはタ
ンタル酸リチウムを用いた電気音響素子である表面弾性
波共振子を直接接合、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。
【0007】
【作用】本発明によれば、上記のような構成とすること
により、小型軽量、高性能のハイブリッド集積回路、特
に電圧制御発振器が得られる。
【0008】
【実施例】以下本発明の実施例のハイブリッド集積回
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。
【0009】(実施例1)図1は第1の実施例になる電
圧制御発振器の断面構造を示す。図において、1はSi
基板、2はSi基板1の上に接合されたニオブ酸リチウ
ムまたはタンタル酸リチウム表面弾性波共振子、3はS
i基板上に形成された電界効果トランジスタ(FET)、
4は電圧により静電容量の変化する可変容量ダイオー
ド、5はコンデンサやインダクタ、抵抗などの受動部
品、6は表面弾性波共振子2の電極、7は表面弾性波共
振子2の電極6とSi基板1上の配線とを接続する配線
ワイヤーであり、図では表示されていないが、Si基板
1上の各部品と表面弾性波共振子の電極6とは電圧制御
発振器になるように配線接続されている。8はSi基板
1およびニオブ酸リチウム板またはタンタル酸リチウム
板上に形成され接合された酸化珪素膜または珪素膜で、
これによりSi基板とニオブ酸リチウム板またはタンタ
ル酸リチウム板は直接接合されている。
【0010】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3と各種電圧部品ならびに表面弾性波共振子2によ
り発振器が構成されている。可変容量ダイオード4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。
【0011】このような構造とすることにより、発振回
路部と表面弾性波共振子2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。また、
従来のように、表面弾性波共振子2を容器を密閉したも
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。
【0012】従来のように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
は半導体プロセスを行えないなどの問題点があるが、本
実施例によれば、Si基板とニオブ酸リチウムまたはタ
ンタル酸リチウムは、それぞれの基板表面に形成された
酸化珪素膜または珪素膜によって直接接合されたもので
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。
【0013】また樹脂などの接着剤を用いて接着する
と、Si基板とその上に貼り付けたニオブ酸リチウム板
またはタンタル酸リチウム板の平行度が悪くなり、その
後にニオブ酸リチウム板またはタンタル酸リチウム板上
に、ホトリソグラフィーで形成する櫛型電極の寸法精度
が悪くなる。例えば、共振周波数が1GHz程度になる
と、電極寸法は約1ミクロンの幅となる。したがって平
行度が悪いと、準マイクロ波帯の表面弾性波共振子を形
成することはできない。しかし本実施例では、接着を酸
化珪素膜あるいは珪素膜で形成しており、これらの膜の
形成は一般にnmの程度で制御できるため以上のような問
題が解決される。この効果は特に高周波で大きい。
【0014】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Si基
板やニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムで大き
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。
【0015】(実施例2)図2は第2の実施例になる電
圧制御発振器の断面構造を示す。図において、4′は電
圧により静電容量の変化する可変容量ダイオード、5′
はコンデンサやインダクタ,抵抗などの受動部品であ
り、実施例1と異なるのは、可変容量ダイオード4′,
受動部品5′をSi基板1上に一体に作りこんだことで
ある。可変容量ダイオード4′は、Si基板1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Si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。このような構成にすると、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。
【0016】(実施例3)電圧制御発振器の製造方法の
第1の実施例について図1を用いて説明する。
【0017】まず、Si基板1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、直接接合のため
の熱処理温度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、F
ET3および可変容量ダイオード4などを形成する。拡
散プロセスは、通常1000℃以上の高温で行われる。
【0018】次に、各種素子を形成したSi部に保護膜
を形成した後、その他のSi部の表面を極めて清浄にす
る。具体的には、弗酸系エッチング液でSi表面層をエ
ッチング除去する。同じくニオブ酸リチウム板またはタ
ンタル酸リチウム板の表面を弗酸系エッチング液により
清浄化した後、それぞれの板上に化学気相成長法などに
より酸化珪素膜を形成する。膜厚は0.1〜3ミクロン程
度であり、この厚みならびに均一性の制御は容易であ
る。
【0019】さらに酸化珪素膜8の表面は、バッファー
ド弗酸により清浄化する。その後、それぞれの板上に形
成した酸化珪素膜の表面を純水で十分洗浄し、すぐに一
様に重ね合わせると、酸化珪素膜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℃から800℃の温度で熱処理を行うと、その接合は更
に強化される。熱処理温度が高い場合、Si基板とニオ
ブ酸化リチウム板またはタンタル酸リチウム板の熱膨張
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、ニ
オブ酸リチウム板またはタンタル酸リチウム板の厚みが
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。
【0020】次に、接合の熱処理温度以下で処理する各
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、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウ
ムの表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
るが、この配線パターンには、電極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、20
0℃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、数十kg/cm2の強度が得られる。800℃以上に
温度を上げると、ニオブ酸リチウム極またはタンタル酸
化リチウム板の表面からリチウムが抜けていくため表面
の特性劣化が大きく表面弾性波共振子としての所定の性
能が得られないので、接合熱処理温度は800℃以下とす
る必要がある。
【0021】(実施例4)電圧制御発振器の製造方法の
第2の実施例を説明する。
【0022】実施例3と同様にして、Si基板の所定の
凹部に、少なくとも能動素子を形成した後、接合面にな
るニオブ酸リチウム板またはタンタル酸リチウム板上
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、0.1〜3ミクロン程度である。その後、実施
例3と同様に、非晶質珪素とニオブ酸リチウム板または
タンタル酸リチウム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、すぐに一様に重ね合
わせることにより、容易に接合が得られる。
【0023】次に必要に応じて実施例3と同様のプロセ
スを行うことにより、Si基板1と電気音響素子である
表面弾性波共振子2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ないし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
施することも可能である。
【0024】上述した実施例(1)及び(2)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
集積化など広くハイブリッド集積回路一般に適用できる
ものである。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明のハイブリッ
ド集積回路とその製造方法は、以下に記載する効果を有
する。
【0026】発振を起こす基本構成要素であるトランジ
スタと表面弾性波共振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
量化することが可能となり、従来の容器に収納した表面
弾性波共振子を用いる場合に比べ、容積で約1/10、重
量で約1/5にすることは容易である。
【0027】接合方法は、Si基板とニオブ酸リチウム
板またはタンタル酸リチウム板を膜厚の制御された珪素
系無機材料で直接接合しているので、平面性が極めて良
く、振動周波数の設定に必要な、サブミクロンのホトリ
ソグラフィーが可能となるとともに、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。
【0028】また接合方法では、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を電圧制御発振器に実施した場合の第1
の実施例の断面構造図である。
【図2】本発明を電圧制御発振器に実施した場合の第2
の実施例の断面構造図である。
【符号の説明】
1…Si基板、 2…表面弾性波共振子、 3…電界効
果トランジスタ(FET)、 4,4′…可変容量ダイオ
ード、 5,5′…受動部品、 6…電極、 7…配線
ワイヤー、 8…酸化珪素膜または珪素膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小掠 哲義 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 (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも能動素子を有するSi基板およ
    び電気音響素子を有するニオブ酸リチウムまたはタンタ
    ル酸リチウムの単結晶圧電基板の接合する側の表面のう
    ち、少なくとも一方の前記表面に、酸化珪素膜または珪
    素膜を有し、 前記Si基板と前記単結晶圧電基板が、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
    るハイブリッド集積回路。
  2. 【請求項2】少なくとも能動素子を有するSi基板およ
    び電気音響素子を有するニオブ酸リチウムまたはタンタ
    ル酸リチウムの単結晶圧電基板の接合する側の表面のう
    ち、少なくとも一方の前記表面に、酸化珪素膜または珪
    素膜を有し、 前記Si基板と前記単結晶圧電基板が、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 ことを特徴とするハイブリッド集積回
    路。
  3. 【請求項3】Si基板に能動素子を設ける工程と、前記
    Si基板およびニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチ
    ウムの単結晶圧電基板の接合する側の表面のうち、少な
    くとも一方の前記表面に、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、前記単結晶圧電基板
    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
    るハイブリッド集積回路の製造方法。
  4. 【請求項4】直接接合する工程の、100℃から8
    00℃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3記載のハイブリッド集積回路の製造方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7569976B2 (en) 2006-07-27 2009-08-04 Koike Co., Ltd. Piezo-electric substrate and manufacturing method of the same
US9412825B2 (en) 2014-03-14 2016-08-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device

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