JPH09246471A - High frequency semiconductor device and high frequency communication device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来Ｓｉと化合物半導体との集積化し、小型
化した高周波半導体装置を提供する。
【解決手段】 Ｓｉ基板１上に部分的にＳｉＣ部５を形
成し、さらにこのＳｉＣ５上に部分的にＧａＮ２８を成
長させる。高周波半導体素子をＳｉ１またはＧａＮ２８
上に実現すると同時に、これらで使用される受動素子を
ＳｉＣ５上またはＧａＮ２８上に実現することにより、
異種半導体間の集積化を可能にする。
(57) Abstract: A high-frequency semiconductor device in which Si and a compound semiconductor are integrated and miniaturized in the past is provided. A SiC part 5 is partially formed on a Si substrate 1, and GaN 28 is partially grown on the SiC 5. The high frequency semiconductor element is Si1 or GaN28
By realizing the above, and at the same time, realizing the passive elements used in these on SiC5 or GaN28,
Enables integration between heterogeneous semiconductors.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は通信用高周波半導体
装置及びそれを用いた高周波通信機器に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency semiconductor device for communication and a high frequency communication device using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高周波半導体装置として例えば送信増幅
器、受信増幅器、ミキサ、スイッチ、発振器、アッテネ
ータなどあり、これらに要求される性能は高周波域で高
い利得を持つこと、低雑音であること、電力変換効率が
高いことなどが挙げられる。2. Description of the Related Art High frequency semiconductor devices include, for example, a transmission amplifier, a reception amplifier, a mixer, a switch, an oscillator, and an attenuator, and the performance required for them is to have a high gain in a high frequency range, low noise, and power conversion. It is highly efficient.
【０００３】これらの要求を満足するために、シリコン
（Ｓｉ）に比べて移動度が高く高周波特性の良い化合物
半導体、中でもガリウム砒素（ＧａＡｓ）による半導体
装置が使われることが多い。ところがＧａＡｓはＳｉと
比べて単位面積当たりの価格が高いという難点がある。
携帯電話に代表されるように近年の高周波通信機器の一
般への普及は目ざましいものがある。それにともなって
高周波半導体装置にもより一層の高性能化（高利得化、
高出力化、高効率化、低雑音化、小型化）、高機能化
（多機能の集積化）が要求されると同時に低コスト化も
要求されるようになってきている。即ち高性能化、高機
能化と低価格化という相反する性質のものをいかに両立
させるか、さらに言えば、現状においてはＳｉとＧａＡ
ｓとをいかにうまく使い分けるかが高周波通信機器の実
現の鍵となっているのである。In order to satisfy these requirements, a compound semiconductor having a higher mobility and better high frequency characteristics than silicon (Si), especially a semiconductor device made of gallium arsenide (GaAs) is often used. However, GaAs has a disadvantage that the price per unit area is higher than that of Si.
Recently, high-frequency communication devices such as mobile phones have been remarkably popularized. Along with that, higher performance (higher gain,
At the same time as high output, high efficiency, low noise, and small size) and high functionality (multifunctional integration) are required, cost reduction is also required. In other words, how to achieve both high performance, high functionality, and low price, which are in conflict with each other, and more specifically, in the current situation, Si and GaA
How to properly use s and s is the key to realizing high-frequency communication equipment.
【０００４】ここで現状の携帯電話の高周波部（図１
４）を例に説明する。図１４は９つのブロック（発振器
５０、スイッチ２３、２つの局部発振器用増幅器４６、
２つのミキサ４８、受信増幅器４９、送信増幅器２２、
アンテナスイッチ２３）から構成される。一般に発振器
５０、局部発振器用増幅器（局発増幅器）４６、ミキサ
４８の各半導体にはＳｉが使用され、送信増幅器２２、
受信増幅器４９、アンテナスイッチ２３の各半導体には
ＧａＡｓが使用される。発振器、局発増幅器、ミキサは
ＧａＡｓと同等の高周波特性を持つものがＳｉによって
も実現できるので、価格の安いＳｉが使用され、送信増
幅器、受信増幅器、アンテナスイッチは一般にＳｉでは
十分な高周波特性が得られないのでＧａＡｓが使用され
るのである。これら９つのブロックをプリント基板上に
実現して高周波部が完成するのであるが、実際には各ブ
ロックがそれぞれのパッケージに入れられていること、
各ブロック間に高周波的にマッチングをとるためのチッ
プキャパシタ、チップインダクタ、チップ抵抗を必要と
することなどから高周波部はプリント基板上で大きな面
積を必要とし、電話機も大きくなってしまう。このため
小型化の一手法として、半導体の高機能化、即ち半導体
の集積化により小型化を図る必要がある。Here, the high frequency part of the current mobile phone (see FIG.
4) will be described as an example. FIG. 14 shows nine blocks (oscillator 50, switch 23, two local oscillator amplifiers 46,
Two mixers 48, a receiving amplifier 49, a transmitting amplifier 22,
It is composed of an antenna switch 23). Generally, Si is used for each semiconductor of the oscillator 50, the local oscillator amplifier (local oscillator) 46, and the mixer 48.
GaAs is used for each semiconductor of the reception amplifier 49 and the antenna switch 23. Since the oscillator, the local amplifier, and the mixer have the same high-frequency characteristics as GaAs and can be realized by Si, inexpensive Si is used, and the transmission amplifier, the reception amplifier, and the antenna switch generally have sufficient high-frequency characteristics in Si. GaAs is used because it cannot be obtained. The high-frequency section is completed by implementing these nine blocks on a printed circuit board. In reality, each block is contained in its own package.
Since a chip capacitor, a chip inductor, and a chip resistor for matching each block in high frequency are required, the high frequency unit requires a large area on the printed circuit board and the telephone becomes large. For this reason, as one method of miniaturization, it is necessary to make the semiconductor highly functional, that is, miniaturize it by integrating the semiconductor.
【０００５】例えばミキサ４８と局発増幅器４６を１チ
ップに集積化したり(O.Ishikawa etal. "Advanced Tech
nologies of Low-power GaAs ICs and Power Modules f
orCellular Telephones", IEEE GaAsIC Sympo.Tech.Dig
est, 131,1992)、送信増幅器２２とアンテナスイッチ２
３を１チップに集積化して高周波部の小型化を図る場合
(K.Fujimoto et al. "A High Performance GaAs MMIC T
ransceiver for Personal Handy Phone System (PHS)",
Proc. of the 25th European Microwave Conf.,926,19
95)が報告されている。For example, the mixer 48 and the local amplifier 46 may be integrated on one chip (O. Ishikawa et al. "Advanced Tech.
nologies of Low-power GaAs ICs and Power Modules f
orCellular Telephones ", IEEE GaAsIC Sympo.Tech.Dig
est, 131, 1992), transmission amplifier 22 and antenna switch 2
When 3 is integrated on one chip to reduce the size of the high frequency part
(K. Fujimoto et al. "A High Performance GaAs MMIC T
ransceiver for Personal Handy Phone System (PHS) ",
Proc. Of the 25th European Microwave Conf., 926,19
95) has been reported.
【０００６】今後さらに小型化を図るためには、Ｓｉに
よる半導体装置とＧａＡｓによる半導体装置を１チップ
に集積化する必要がでてきている。In order to further reduce the size in the future, it is necessary to integrate a semiconductor device made of Si and a semiconductor device made of GaAs into one chip.
【０００７】一方、ＧａＡｓによる高周波半導体装置に
ついては、表１に示すようにＧａＡｓはＳｉと比べて熱
伝導率が悪いので、送信増幅器のように大きな電流を消
費する半導体装置では放熱の良い実装方法を採用せねば
ならない制約がある。また、ＰＬ法施行に見られるよう
に、最近では製品の安全性が以前にも増して重視される
ようになってきている。高周波半導体装置の製品化に際
しても、安全面から使用部品における危険物質を最小限
に抑える必要がある。ＧａＡｓは有害物質である砒素
（Ａｓ）を含んでいるので、Ｓｉに比べて高周波特性に
優れていても、安全面では見劣りがする。有害物質を含
まない高周波半導体装置や高周波通信機器が望まれてい
る所以である。On the other hand, with respect to the high frequency semiconductor device made of GaAs, as shown in Table 1, GaAs has a poor thermal conductivity as compared with Si, so that a semiconductor device which consumes a large amount of current, such as a transmission amplifier, has a good heat dissipation mounting method. There are restrictions that must be adopted. In addition, as seen in the enforcement of the PL Law, the safety of products has recently become more important than ever. When commercializing a high-frequency semiconductor device, it is necessary to minimize the hazardous substances in the used parts from the viewpoint of safety. Since GaAs contains arsenic (As), which is a harmful substance, even if it is superior to Si in high frequency characteristics, it is inferior in terms of safety. This is the reason why high-frequency semiconductor devices and high-frequency communication devices that do not contain harmful substances are desired.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】今後さらに高周波半導
体装置の高性能化、高機能化、小型化を図るためには、
前述のように異種半導体同士の集積化、例えばＳｉとＧ
ａＡｓの集積化が必要となってきた。ところが異種半導
体集積化技術として現実的なものは現在のところＳｉ／
ＧａＡｓの集積化技術のみであり、このＳｉ／ＧａＡｓ
集積化技術に関しても、単に基礎検討としての報告、例
えばＳｉ上にエピタキシャル成長したＧａＡｓ基板につ
いてやGaAs on Si上のGaAsデバイスの報告(T.Ishida et
al. "GaAsMESFET Ring Oscillator on Si Substrate",
IEEE Trans. Electron. Dev.,ED-32[6],1037,1985)が
あるにとどまっており、両者によるデバイスを１チップ
に集積化した具体例はまだ報告されいない。In order to further improve the performance, function and size of the high frequency semiconductor device in the future,
As described above, integration of heterogeneous semiconductors such as Si and G
It has become necessary to integrate aAs. However, the realistic technology for heterogeneous semiconductor integration is Si /
This is only Si / GaAs integration technology.
Regarding the integration technology, a report as a basic study only, for example, a GaAs substrate epitaxially grown on Si and a GaAs device on GaAs on Si (T. Ishida et.
al. "GaAsMESFET Ring Oscillator on Si Substrate",
IEEE Trans. Electron. Dev., ED-32 [6], 1037, 1985), and a specific example in which the devices by both are integrated on one chip has not been reported yet.
【０００９】これはＳｉ基板上に成長したＧａＡｓで
は、未だに欠陥密度が大きく高周波特性が十分ではない
ためである。従来技術では異種半導体の集積化が困難で
あり、その結果高周波半導体装置の高性能化と同時に小
型化、低コスト化を十分に実現できないのである。This is because GaAs grown on the Si substrate still has a high defect density and insufficient high frequency characteristics. In the prior art, it is difficult to integrate different kinds of semiconductors, and as a result, it is not possible to sufficiently realize high performance of a high frequency semiconductor device as well as size reduction and cost reduction.
【００１０】また、高周波特性を確保するために例えば
ＧａＡｓを使用すると、熱伝導率が悪いので、送信増幅
器のように大きな電流を消費する半導体装置では放熱の
良い実装方法を採用せねばならず、パッケージが大きく
なったり、実装コストが高価になる欠点があった。さら
に、ＧａＡｓは有害物質であるＡｓを含んでいるので、
高周波半導体装置／高周波通信機器を製品化する際、安
全面で問題があった。If, for example, GaAs is used to secure high frequency characteristics, the thermal conductivity is poor, so a semiconductor device that consumes a large amount of current, such as a transmission amplifier, must adopt a mounting method with good heat dissipation. There are drawbacks that the package becomes large and the mounting cost becomes high. Furthermore, since GaAs contains As, which is a harmful substance,
When commercializing high-frequency semiconductor devices / high-frequency communication equipment, there was a safety problem.
【００１１】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、高周波半導体装置および高周波通信機器の高機能
化、小型化を安全な物質を使用して実現する方法を提供
することを目的としている。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a method for realizing high performance and miniaturization of a high frequency semiconductor device and a high frequency communication device by using a safe substance.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載の高周波半導体装置では第
１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導体である
ＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の領域に第
３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、ＧａＮ上ある
いはＳｉＣ上あるいはＳｉ上に高周波半導体装置を実現
し、Ｓｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路を構成する。In order to solve the above problems, in a high frequency semiconductor device according to claim 1 of the present invention, a second semiconductor, SiC, is formed in a predetermined region on Si, which is the first semiconductor. Further, GaN, which is the third semiconductor, is selectively grown in a predetermined region on this SiC to realize a high frequency semiconductor device on GaN, SiC or Si to form a Si / SiC / GaN hybrid integrated circuit. .
【００１３】本発明の請求項２に記載の高周波通信機器
では第１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導体
であるＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の領
域に第３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、ＧａＮ
上あるいはＳｉＣ上に高周波半導体装置として送信用増
幅器、受信用増幅器の２つの内のいずれか１つを実現
し、Ｓｉ上にはミキサ、スイッチ、発振器の３つの内の
いずれか１つを実現し、Ｓｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積
回路による高周波通信機器を構成する。In the high frequency communication device according to the second aspect of the present invention, the second semiconductor SiC is formed in a predetermined region on the first semiconductor Si, and the third semiconductor is further formed in the predetermined region on the SiC. Selectively grows GaN,
On the SiC or on the SiC as a high-frequency semiconductor device, one of two amplifiers for transmission and one for reception is realized, and on Si, any one of three of a mixer, a switch, and an oscillator is realized. , Si / SiC / GaN hybrid integrated circuit constitutes a high frequency communication device.
【００１４】本発明の請求項３に記載の高周波通信機器
では第１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導体
であるＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の領
域に第３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、ＧａＮ
上あるいはＳｉＣ上に高周波半導体装置として送信用増
幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチの３つの内のい
ずれか２つを実現し、Ｓｉ上にはミキサ、スイッチ、発
振器の３つの内のいずれか１つを実現し、Ｓｉ／ＳｉＣ
／ＧａＮ混成集積回路による高周波通信機器を構成す
る。In the high frequency communication equipment according to claim 3 of the present invention, the second semiconductor SiC is formed in a predetermined region on the first semiconductor Si, and the third semiconductor is further formed in the predetermined region on the SiC. Selectively grows GaN,
On the SiC or on the SiC as a high-frequency semiconductor device, any two out of three of a transmission amplifier, a reception amplifier, and an antenna switch are realized, and on the Si, any one of a mixer, a switch, and an oscillator is provided. Realization of Si / SiC
A high-frequency communication device composed of a / GaN hybrid integrated circuit.
【００１５】本発明の請求項４に記載の高周波通信機器
では第１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導体
であるＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の領
域に第３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、ＧａＮ
上あるいはＳｉＣ上に高周波半導体装置として送信用増
幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチを実現し、Ｓｉ
上にはミキサ、スイッチ、発振器の３つの内のいずれか
１つを実現し、Ｓｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路によ
る高周波通信機器を構成する。In the high frequency communication device according to the fourth aspect of the present invention, the second semiconductor SiC is formed in a predetermined region on the first semiconductor Si, and the third semiconductor is further formed in the predetermined region on the SiC. Selectively grows GaN,
A high-frequency semiconductor device on which a transmitter amplifier, a receiver amplifier, and an antenna switch are mounted on or above the SiC.
Any one of the three components, that is, a mixer, a switch, and an oscillator, is realized on the upper side to configure a high-frequency communication device using a Si / SiC / GaN hybrid integrated circuit.
【００１６】本発明の請求項５に記載の高周波通信機器
では第１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導体
であるＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の領
域に第３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、ＧａＮ
上あるいはＳｉＣ上に高周波半導体装置として送信用増
幅器、受信用増幅器の２つの内のいずれか１つを実現
し、Ｓｉ上にはミキサ、スイッチ、発振器の３つの内の
いずれか２つを実現し、Ｓｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積
回路による高周波通信機器を構成する。In the high frequency communication equipment according to claim 5 of the present invention, the second semiconductor SiC is formed in a predetermined region on the first semiconductor Si, and the third semiconductor is further formed in the predetermined region on the SiC. Selectively grows GaN,
On the SiC or on the SiC as a high-frequency semiconductor device, one of two amplifiers for transmission and one for reception is realized, and on Si, any two of three, a mixer, a switch and an oscillator are realized. , Si / SiC / GaN hybrid integrated circuit constitutes a high frequency communication device.
【００１７】本発明の請求項６に記載の高周波通信機器
では第１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導体
であるＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の領
域に第３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、ＧａＮ
上あるいはＳｉＣ上に高周波半導体装置として送信用増
幅器、受信用増幅器の２つの内のいずれか１つを実現
し、Ｓｉ上にはミキサ、スイッチ、発振器を実現し、Ｓ
ｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路による高周波通信機器
を構成する。In the high frequency communication equipment according to claim 6 of the present invention, the second semiconductor SiC is formed in a predetermined region on the first semiconductor Si, and the third semiconductor is further formed in the predetermined region on the SiC. Selectively grows GaN,
On the SiC or on the SiC as a high-frequency semiconductor device, either one of a transmitting amplifier and a receiving amplifier is realized, and a mixer, a switch, and an oscillator are realized on the Si.
A high-frequency communication device is constructed by an i / SiC / GaN hybrid integrated circuit.
【００１８】本発明の請求項７に記載の高周波通信機器
では第１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導体
であるＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の領
域に第３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、ＧａＮ
上あるいはＳｉＣ上に高周波半導体装置として送信用増
幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチの３つの内のい
ずれか２つを実現し、Ｓｉ上にはミキサ、スイッチ、発
振器の３つの内の２つを実現し、Ｓｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ
混成集積回路による高周波通信機器を構成する。In the high frequency communication equipment according to claim 7 of the present invention, SiC which is the second semiconductor is formed in a predetermined region on the Si which is the first semiconductor, and the third semiconductor is further formed in the predetermined region on the SiC. Selectively grows GaN,
On the top or on the SiC as a high-frequency semiconductor device, any two of the three amplifiers for transmission, the amplifier for reception, and the antenna switch are realized, and on Si, two of the three, mixer, switch, and oscillator are realized. And Si / SiC / GaN
A high-frequency communication device with a hybrid integrated circuit is constructed.
【００１９】本発明の請求項８に記載の高周波通信機器
では第１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導体
であるＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の領
域に第３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、ＧａＮ
上あるいはＳｉＣ上に高周波半導体装置として送信用増
幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチの３つの内のい
ずれか２つを実現し、Ｓｉ上にはミキサ、スイッチ、発
振器を実現し、Ｓｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路によ
る高周波通信機器を構成する。In the high frequency communication equipment according to claim 8 of the present invention, SiC which is the second semiconductor is formed in a predetermined region on the Si which is the first semiconductor, and the third semiconductor is further formed in the predetermined region on the SiC. Selectively grows GaN,
A high-frequency semiconductor device on the top or on the SiC is realized with any two out of three of a transmission amplifier, a reception amplifier, and an antenna switch, and a mixer, a switch, and an oscillator are realized on Si, and Si / SiC / GaN is realized. A high-frequency communication device with a hybrid integrated circuit is constructed.
【００２０】本発明の請求項９に記載の高周波通信機器
では第１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導体
であるＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の領
域に第３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、ＧａＮ
上あるいはＳｉＣ上に高周波半導体装置として送信用増
幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチを実現し、Ｓｉ
上にはミキサ、スイッチ、発振器の３つの内の２つを実
現し、Ｓｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路による高周波
通信機器を構成する。In the high frequency communication device according to claim 9 of the present invention, the second semiconductor SiC is formed in a predetermined region on the first semiconductor Si, and the third semiconductor is further formed in the predetermined region on the SiC. Selectively grows GaN,
A high-frequency semiconductor device on which a transmitter amplifier, a receiver amplifier, and an antenna switch are mounted on or above the SiC.
Two of the three, a mixer, a switch, and an oscillator, are realized on the upper side to form a high-frequency communication device by a Si / SiC / GaN hybrid integrated circuit.
【００２１】本発明の請求項１０に記載の高周波通信機
器では第１半導体であるＳｉ上の所定の領域に第２半導
体であるＳｉＣを形成し、さらにこのＳｉＣ上の所定の
領域に第３半導体であるＧａＮを選択的に成長し、Ｇａ
Ｎ上あるいはＳｉＣ上に高周波半導体装置として送信用
増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチを実現し、Ｓ
ｉ上にはミキサ、スイッチ、発振器を実現し、Ｓｉ／Ｓ
ｉＣ／ＧａＮ混成集積回路による高周波通信機器を構成
する。In the high frequency communication device according to the tenth aspect of the present invention, the second semiconductor SiC is formed in a predetermined region on the first semiconductor Si, and the third semiconductor is further formed in the predetermined region on the SiC. Selectively grows GaN, and Ga
Implement a transmission amplifier, a reception amplifier, and an antenna switch as a high-frequency semiconductor device on N or SiC, and
A mixer, a switch, and an oscillator are realized on i, and Si / S
A high-frequency communication device is constructed by an iC / GaN hybrid integrated circuit.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を用いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２３】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施例を説明する断面図であり、図１、図１６〜図１９ま
で断面図により作製手順を示している。ここでは高周波
半導体装置として図２に示す回路のＦＥＴ２段による増
幅器をＧａＮ上に、図３に示す回路のＳＰＤＴスイッチ
(Single Pole Double Through)をＳｉＣ上に、さらに図
４に示す回路の局発増幅器をＳｉ上に作製する場合を例
示した。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view for explaining the first embodiment of the present invention, and the manufacturing procedure is shown in FIG. 1 and FIGS. 16 to 19. Here, as a high-frequency semiconductor device, an amplifier with two FET stages of the circuit shown in FIG. 2 is provided on GaN, and an SPDT switch of the circuit shown in FIG.
An example is shown in which (Single Pole Double Through) is fabricated on SiC, and the local amplifier of the circuit shown in FIG. 4 is fabricated on Si.
【００２４】図１（ａ）のように高抵抗のｐ型Ｓｉ基板
１上にｐ−ＣＶＤ法で堆積された酸化膜（ＳｉＯ2膜）
をマスクにコレクタ埋め込み層２を砒素（Ａｓ）の拡散
法により形成し前記酸化膜を除去した後、前記コレクタ
埋め込み層２上にｎ型Ｓｉ（エピタキシャル成長層）３
を形成する。As shown in FIG. 1A, an oxide film (SiO 2 film) deposited on the high resistance p-type Si substrate 1 by the p-CVD method.
Is used as a mask to form the collector buried layer 2 by an arsenic (As) diffusion method to remove the oxide film, and then the n-type Si (epitaxial growth layer) 3 is formed on the collector buried layer 2.
To form
【００２５】この後、ＣＶＤ法で全面に絶縁性６Ｈ−Ｓ
ｉＣ４を５０００Ａ、その上にｎ型ＳｉＣ５を１０００
Ａ成長し、レジストをマスクに所定の領域のみＣＦ4／
ＣＨＦ3ガスを使ったＲＩＥでＳｉＣを除去する。これ
によりＳｉ基板上に部分的にＳｉＣ領域６が形成される
ことになる。After that, the insulating 6H-S is formed on the entire surface by the CVD method.
iC4 is 5000A, and n-type SiC5 is 1000A
A growth, CF 4 /
SiC is removed by RIE using CHF 3 gas. As a result, the SiC region 6 is partially formed on the Si substrate.
【００２６】次に図１（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2膜
７を３０００Ａ、ＳｉＮ膜８を４０００Ａ堆積した後、
所定の領域のみこれらＳｉＯ2膜７、ＳｉＮ膜８をエッ
チングし、さらにｎ型エピタキシャル層３の半ばまでエ
ッチングする。Next, as shown in FIG. 1B, after depositing a SiO 2 film 7 of 3000 A and a SiN film 8 of 4000 A,
The SiO 2 film 7 and the SiN film 8 are etched only in a predetermined region, and are further etched to the middle of the n-type epitaxial layer 3.
【００２７】この後、図１６（ｃ）に示すように、アイ
ソレーションを確実にするため、チャネル防止用のボロ
ン（Ｂ）イオン注入を行いｐ+層９を形成し、熱処理を
行った後、選択酸化（ＬＯＣＯＳ１０）を行う。Thereafter, as shown in FIG. 16 (c), in order to ensure isolation, boron (B) ions for channel prevention are implanted to form ap + layer 9, and a heat treatment is performed. Selective oxidation (LOCOS10) is performed.
【００２８】次にＳｉＮ膜８を除去してからレジスト４
７をマスクにＢをイオン注入し、熱処理を加え、ｐ型ベ
ース層１１を形成する。これと全く同様にして砒素（Ａ
ｓ）イオン注入を行い、コレクタコンタクト層１２を作
製し、さらに図１６（ｄ）に示すように、全面に燐ガラ
ス（ＰＳＧ膜）１３を２０００Ａ堆積した後、前記ＰＳ
Ｇ膜１３の所定の領域にＲＩＥ法で開口部を設ける。Next, after removing the SiN film 8, the resist 4 is removed.
B is ion-implanted using 7 as a mask and heat treatment is performed to form a p-type base layer 11. Arsenic (A
s) Ion implantation is performed to form a collector contact layer 12, and as shown in FIG. 16D, phosphorus glass (PSG film) 13 is deposited on the entire surface at 2000 A, and then the PS
An opening is provided in a predetermined region of the G film 13 by the RIE method.
【００２９】次に砒素（Ａｓ）をドープしたポリシリコ
ン１４をＣＶＤ法で成長し、レジストをマスクに所定の
領域のみ残し、熱処理を行ってエミッタコンタクト層１
５を形成する。さらにレジストをマスクにＢの低加速イ
オン注入によりベースコンタクト層１６を形成し、レジ
ストで所定のパターンを作製した後、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
を全面に蒸着してベース電極１７、コレクタ電極１８、
エミッタ電極１９を形成し、ｎｐｎバイポーラトランジ
スタ２０が完成する。Next, arsenic (As) -doped polysilicon 14 is grown by the CVD method, a resist is used as a mask to leave only a predetermined region, and heat treatment is performed to perform emitter contact layer 1
5 is formed. Further, the base contact layer 16 is formed by low-acceleration ion implantation of B using a resist as a mask, and a predetermined pattern is formed by the resist, and then Ti / Pt / Au
Is vapor-deposited on the entire surface to form a base electrode 17, a collector electrode 18,
The emitter electrode 19 is formed, and the npn bipolar transistor 20 is completed.
【００３０】また、ｐ型ベース層１１を利用して抵抗２
１を作製する。抵抗２１はバイポーラトランジスタ２０
内のｐ型ベース層上のエミッタ電極１９をなくし、２つ
のベース電極１７のみにした構造であるので、上記バイ
ポーラトランジスタと同時に形成できる。Further, the p-type base layer 11 is used to make the resistance 2
Prepare No. 1. The resistor 21 is a bipolar transistor 20.
Since the emitter electrode 19 on the p-type base layer therein is eliminated and only the two base electrodes 17 are provided, it can be formed simultaneously with the bipolar transistor.
【００３１】次に前記ｎ型ＳｉＣ５上にＧａＮを選択的
に成長した後、ＳｉＣおよびＧａＮ上に２段増幅器２２
およびＳＰＤＴスイッチ２３を作製する方法を以下に説
明する。Next, after selectively growing GaN on the n-type SiC 5, the two-stage amplifier 22 is formed on SiC and GaN.
A method of manufacturing the SPDT switch 23 will be described below.
【００３２】図１７（ｅ）のように、レジスト４７をマ
スクにして、ＳｉＣ上のＳｉＯ2／ＰＳＧ膜を除去した
後、所定の領域のみ酸素（Ｏ）をイオン注入し、ｎ型Ｓ
ｉＣ５上に導電性領域（能動素子領域）２４と高抵抗領
域（受動素子領域）２５を作製する。As shown in FIG. 17E, the resist 47 is used as a mask to remove the SiO 2 / PSG film on the SiC, and then oxygen (O) is ion-implanted only in a predetermined region to form an n-type S.
A conductive region (active element region) 24 and a high resistance region (passive element region) 25 are formed on the iC5.
【００３３】次に図１７（ｆ）に示すように、絶縁膜と
してＳｉＯ2膜２６を２０００Ａ全面に堆積した後、所
定の領域のみレジストを用いて開口し、該開口部に有機
金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で絶縁型ＧａＮ２７を
５０００Ａ続いてｎ型ＧａＮ２８を１０００Ａ図３のよ
うに選択的（部分的）に成長させる。Next, as shown in FIG. 17F, after depositing a SiO 2 film 26 as an insulating film on the entire surface of 2000 A, an opening is formed only in a predetermined region using a resist, and a metal organic chemical vapor deposition is formed in the opening. Method (MOVPE method), 5000 A of insulating GaN 27 and then 1000 A of n-type GaN 28 are selectively (partially) grown as shown in FIG.
【００３４】このｎ型ＧａＮ２８上の所定の領域のみレ
ジストをマスクにＢイオン注入により高抵抗化し、Ｇａ
Ｎ上にもＳｉＣ上と同様に導電性領域（能動素子領域）
２４と高抵抗領域（受動素子領域）２５を作製する。前
記ＳｉＯ2膜２６を除去してから再びＳｉＯ2膜を図１８
に示すように２０００Ａ全面に堆積し、さらに、レジス
トをマスクにしてｎ型ＧａＮ上の所定の領域に開口部を
設ける。Only in a predetermined region on the n-type GaN 28, a resist is used as a mask to increase the resistance by B ion implantation to obtain Ga.
Conductive area (active element area) on N as on SiC
24 and a high resistance region (passive element region) 25 are produced. After removing the SiO 2 film 26, the SiO 2 film is formed again as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the film is deposited on the entire surface of 2000 A, and an opening is provided in a predetermined region on the n-type GaN by using the resist as a mask.
【００３５】次にアルミニウム（Ａｌ）を５００Ａ、チ
タニウム（Ｔｉ）を１５００Ａ全面に蒸着し、前記レジ
ストを利用してリフトオフ法により開口部にオーミック
電極２９を作製する。該オーミック電極２９はその下の
ｎ型ＧａＮ２７とのオーミック接触を良好にするために
９００℃で熱処理する。Next, 500 A of aluminum (Al) and 1500 A of titanium (Ti) are vapor-deposited on the entire surface, and an ohmic electrode 29 is formed in the opening by a lift-off method using the resist. The ohmic electrode 29 is heat-treated at 900 ° C. in order to make good ohmic contact with the n-type GaN 27 under it.
【００３６】次に上記と同様にしてＳｉＣ上の能動素子
領域２４にオーミック電極３０を作製する。但しＳｉＣ
上のオーミック電極はＴｉを２０００Ａ蒸着して形成さ
れる点と、蒸着後に熱処理が不要な点がＧａＮ上のオー
ミック電極２９と異なる。Next, the ohmic electrode 30 is formed in the active element region 24 on SiC in the same manner as described above. However, SiC
The upper ohmic electrode is different from the ohmic electrode 29 on GaN in that it is formed by vapor-depositing Ti at 2000 A, and that heat treatment is unnecessary after vapor deposition.
【００３７】次に、前記オーミック電極形成法と全く同
様にＳｉＣ上とＧａＮ上の所定の領域に開口部を設け、
白金（Ｐｔ）を２０００Ａ全面蒸着し、リフトオフして
ゲート電極３１、３２を作製し、図２の前段ＦＥＴ３
３、後段ＦＥＴ３４、図４のスルーＦＥＴ３５、シャン
トＦＥＴ３６が完成する。Next, in the same manner as the ohmic electrode formation method, openings are provided in predetermined regions on SiC and GaN,
Platinum (Pt) is vapor-deposited on the entire surface at 2000 A and lifted off to form the gate electrodes 31 and 32.
3, the post-stage FET 34, the through FET 35 and the shunt FET 36 of FIG. 4 are completed.
【００３８】一方、図２の回路図中のインダクタ３７、
キャパシタ３８はＳｉＣの受動素子領域２５上に実現
し、インダクタは通常図１９に示すようなスパイラルイ
ンダクタで実現するため、配線長が長くなる。この配線
ロスを低減するためにインダクタは厚膜メッキによる２
層配線を用い、キャパシタは１、２層配線間に絶縁膜を
挟んで形成する。まず層間絶縁膜としてＳｉＮ膜３９を
５０００Ａ堆積し、ＦＥＴ、バイポーラトランジスタの
各電極と接続するためのコンタクトホールを形成した
後、チタニウム／金（Ｔｉ／Ａｕ）をそれぞれ５００Ａ
／５０００Ａ全面に蒸着し、レジストをマスクにイオン
ミリング法で所定の領域に１層配線４０により配線部と
キャパシタ下層金属を形成した後、ＳｉＮ膜４１を２０
００Ａ堆積する。On the other hand, the inductor 37 in the circuit diagram of FIG.
Since the capacitor 38 is realized on the passive element region 25 of SiC and the inductor is usually realized by the spiral inductor as shown in FIG. 19, the wiring length becomes long. In order to reduce this wiring loss, the inductor is thick film plated.
A layer wiring is used, and the capacitor is formed by sandwiching an insulating film between the first and second layer wirings. First, 5000 A of SiN film 39 is deposited as an interlayer insulating film, contact holes for connecting to respective electrodes of FET and bipolar transistor are formed, and then titanium / gold (Ti / Au) of 500 A each is formed.
/ 5000A is vapor-deposited on the entire surface, a wiring portion and a capacitor lower layer metal are formed by a single layer wiring 40 in a predetermined region by a resist mask as an ion milling method, and then a SiN film 41 is formed by 20
00A is deposited.
【００３９】次に２層配線４２を厚膜メッキで形成す
る。Ｔｉ／Ａｕを５００Ａ／２０００Ａ全面に蒸着しメ
ッキの下地金属とし、次にレジストで所定領域、即ち配
線部、インダクタ部、キャパシタ部、パッド部を形成し
てから厚さ３ｕｍのＡｕを全面にメッキしリフトオフす
る。さらに下地金属をヨウ化カリウム（ＫＩ）溶液で除
去し、２層配線４２によりインダクタ３７、キャパシタ
３８、パッド４３を形成する。最後に表面保護膜として
ＳｉＮ膜４４を全面に７０００Ａ堆積し、前記パッド４
３部のみＲＩＥ法で開口しておく。能動素子である前記
各ＦＥＴ、バイポーラトランジスタと受動素子であるイ
ンダクタ、キャパシタ、抵抗とを１層配線または２層配
線によって接続することにより局発増幅器４６／ＳＰＤ
Ｔスイッチ２３／２段増幅器２２を１チップに集積した
回路が完成する。Next, the two-layer wiring 42 is formed by thick film plating. Ti / Au is vapor-deposited on the entire surface of 500A / 2000A to be used as a base metal for plating, and then a predetermined region, that is, a wiring portion, an inductor portion, a capacitor portion, and a pad portion is formed, and then Au having a thickness of 3 um is plated on the entire surface Then lift off. Further, the underlying metal is removed with a potassium iodide (KI) solution, and the inductor 37, the capacitor 38, and the pad 43 are formed by the two-layer wiring 42. Finally, a SiN film 44 as a surface protection film is deposited on the entire surface by 7,000 A, and the pad 4 is formed.
Only 3 parts are opened by the RIE method. The local amplifier 46 / SPD by connecting each FET or bipolar transistor which is an active element and the inductor, capacitor and resistor which are passive elements by one-layer wiring or two-layer wiring
A circuit in which the T switch 23 / 2-stage amplifier 22 is integrated on one chip is completed.
【００４０】なお、上記の例ではＳｉ上にバイポーラト
ランジスタを形成する場合について述べたが、図５
（ｂ）に示したＭＯＳＦＥＴ４５を形成して高周波半導
体素子とする場合でも同様である。またインダクタやキ
ャパシタをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これ
をＧａＮ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the bipolar transistor is formed on Si has been described.
The same applies to the case where the MOSFET 45 shown in (b) is formed into a high-frequency semiconductor element. Although the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC is illustrated, the inductor and the capacitor may be formed on the passive element region 25 on GaN.
【００４１】以上のように構成された局発増幅器／ＳＰ
ＤＴスイッチ／２段増幅器集積回路の効果について以下
に述べる。Local oscillator / SP configured as described above
The effect of the DT switch / 2-stage amplifier integrated circuit will be described below.
【００４２】図１５にＧａＮ、６Ｈ−ＳｉＣ、ＧａＡ
ｓ、Ｓｉのバンドギャップ（Ｅｇ）値と飽和電子速度お
よび熱伝導度を示した。ＧａＮ、６Ｈ−ＳｉＣはＧａＡ
ｓやＳｉよりおおきなバンドギャップを持つため一般に
ワイドギャップ半導体と呼ばれる。バンドギャップが大
きいので、これらによる半導体装置は高温での動作が可
能であること、放射線耐性に優れていることなど耐環境
性に優れている。FIG. 15 shows GaN, 6H-SiC, GaA.
The band gap (Eg) values of s and Si, the saturated electron velocity and the thermal conductivity are shown. GaN and 6H-SiC are GaA
Since it has a larger bandgap than s and Si, it is generally called a wide-gap semiconductor. Since the band gap is large, the semiconductor device based on these has excellent environmental resistance such as high temperature operation and excellent radiation resistance.
【００４３】また図１５からわかるように、ＧａＮ、６
Ｈ−ＳｉＣの飽和電子速度は高周波特性に優れているＧ
ａＡｓと同等またはそれ以上であることから、ＧａＮ、
ＳｉＣは高周波素子に向いた物性をもっていると言うこ
とができる。さらにＧａＮは例えばＳｉＯ2膜をマスク
に所望の領域にのみ選択成長可能であること（１９９５
年春季、第４２回応用物理学関係連合講演会、２８ｐ−
ＺＨ−１１）、ＳｉＣはＳｉ上にＣＶＤ法で成長できる
ことから、Ｓｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ３種の半導体を集積化
できる。Further, as can be seen from FIG. 15, GaN, 6
The saturated electron velocity of H-SiC is excellent in high frequency characteristics G
GaN, because it is equivalent to or higher than aAs,
It can be said that SiC has physical properties suitable for a high frequency element. Further, GaN can be selectively grown only in a desired region by using, for example, a SiO 2 film as a mask (1995
Spring, 42nd Joint Lecture on Applied Physics, 28p-
Since ZH-11) and SiC can be grown on Si by the CVD method, Si / SiC / GaN 3 type semiconductors can be integrated.
【００４４】従来のＧａＡｓによる高周波半導体装置で
は、低コスト化の観点から受動素子部分の一部または全
部をプリント基板上に実現し、優れた高周波特性を要求
される能動素子部分をＧａＡｓ上に実現していたので、
プリント基板上の高周波半導体装置部分の小型化が困難
であったが、上記の構成によれば受動素子をＳｉＣ上に
実現できると同時に高周波用の能動素子も同一チップ上
に集積できるので、従来のようにプリント基板上に実現
していた受動素子もチップ内に集積化できる。In the conventional GaAs high-frequency semiconductor device, part or all of the passive element portion is realized on the printed circuit board from the viewpoint of cost reduction, and the active element portion required to have excellent high-frequency characteristics is realized on GaAs. I was doing so
Although it has been difficult to miniaturize the high frequency semiconductor device portion on the printed circuit board, according to the above configuration, the passive element can be realized on the SiC and at the same time the high frequency active element can be integrated on the same chip. The passive device realized on the printed circuit board can be integrated in the chip.
【００４５】また、これまで困難であったＳｉによる半
導体装置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、
Ｓｉ／ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップ
で実現可能となる。上記の構成による高周波半導体装置
では、これらの理由から高周波通信機器の小型化、高機
能化が可能になるうえに、ＧａＡｓのような有害物質を
含む半導体を使用しないので、高周波半導体装置の安全
性を従来より向上できる。Further, it has been difficult to integrate a semiconductor device made of Si and a semiconductor device made of a compound semiconductor, which has been difficult until now.
It can be realized by one chip in the form of Si / SiC / GaN hybrid integrated circuit. For these reasons, the high-frequency semiconductor device having the above-described structure enables downsizing and high-performance of the high-frequency communication device, and since it does not use a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs, the safety of the high-frequency semiconductor device is improved. Can be improved from the conventional one.
【００４６】（実施の形態２）図５は本発明の第２の実
施例を説明したものであり、高周波半導体装置として送
信用増幅器２２をｎ型ＧａＮ２８上に、ミキサ４８をＳ
ｉ１上に実現し、受動素子であるインダクタ３７、キャ
パシタ３８をＳｉＣ上に実現した場合である。(Second Embodiment) FIG. 5 illustrates a second embodiment of the present invention. As a high frequency semiconductor device, a transmitting amplifier 22 is provided on an n-type GaN 28, and a mixer 48 is an S.
This is a case where it is realized on i1 and the inductor 37 and the capacitor 38 which are passive elements are realized on SiC.
【００４７】このインダクタとキャパシタは送信用増幅
器２２あるいはミキサ４８の回路の一部をなすものであ
り、１層または２層配線で各半導体装置内のＦＥＴある
いはバイポーラトランジスタあるいはＭＯＳＦＥＴと接
続された構成となっている。具体的な実施方法は（実施
の形態１）と全く同様である。The inductor and the capacitor form a part of the circuit of the transmission amplifier 22 or the mixer 48, and are connected to the FET or bipolar transistor or MOSFET in each semiconductor device by one-layer or two-layer wiring. Has become. The specific implementation method is exactly the same as in (Embodiment 1).
【００４８】なお、図５の例では送信用増幅器をＧａＮ
上に実現し、ミキサをＳｉ上に実現する場合を示した
が、送信用増幅器をＧａＮ上に、スイッチをＳｉ上に実
現する場合、送信用増幅器をＧａＮ上に、発振器をＳｉ
上に実現する場合、あるいは、受信用増幅器をＧａＮ上
に、ミキサをＳｉ上に実現する場合、受信用増幅器をＧ
ａＮ上に、スイッチをＳｉ上に実現する場合、受信用増
幅器をＧａＮ上に、発振器をＳｉ上に実現する場合につ
いても上記と同様である。In the example of FIG. 5, the transmission amplifier is a GaN.
In the above, the case where the mixer is realized on Si is shown. However, when the transmitter amplifier is formed on GaN and the switch is realized on Si, the transmitter amplifier is formed on GaN and the oscillator is formed on Si.
If the above is realized, or if the receiving amplifier is formed on GaN and the mixer is formed on Si, the receiving amplifier is set to G.
The same applies to the case where the switch is realized on aN, the switch is realized on Si, the receiving amplifier is realized on GaN, and the oscillator is realized on Si.
【００４９】また、上記の例ではインダクタやキャパシ
タをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これをＧａ
Ｎ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC has been exemplified.
It may be formed in the passive element region 25 on N.
【００５０】上記の構成によれば、前記（実施の形態
１）と同様、これまで困難であったＳｉによる半導体装
置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、Ｓｉ／
ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実現
可能となる。上記の構成による高周波半導体装置では、
送信増幅器とミキサを１チップに実現しており、図１４
に示した高周波部の９つのブロックの内２つを集積化し
たことになる。これによって高周波通信機器の小型化が
可能になるうえに、ＧａＡｓのような有害物質を含む半
導体を使用しないので、高周波通信機器の安全性を従来
より向上できるのである。According to the above structure, as in the first embodiment, the integration of a semiconductor device made of Si and a semiconductor device made of a compound semiconductor, which has been difficult so far, can be performed by Si /
It can be realized in one chip in the form of a SiC / GaN hybrid integrated circuit. In the high frequency semiconductor device having the above configuration,
The transmitter amplifier and the mixer are realized in one chip.
This means that two out of the nine blocks in the high frequency section shown in FIG. As a result, the high-frequency communication device can be downsized, and since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of the high-frequency communication device can be improved more than before.
【００５１】（実施の形態３）図６は本発明の第３の実
施例を説明したものであり、高周波半導体装置として送
信用増幅器２２と受信用増幅器４９をｎ型ＧａＮ４上
に、ミキサ４８をＳｉ１上に実現し、受動素子であるイ
ンダクタ３７、キャパシタ３８をＳｉＣ上に実現した場
合である。このインダクタとキャパシタは送信用増幅器
２２あるいは受信用増幅器４９あるいはミキサ４８の回
路の一部をなすものであり、１層または２層配線で各半
導体装置内のＦＥＴあるいはバイポーラトランジスタあ
るいはＭＯＳＦＥＴと接続された構成となっている。具
体的な実施方法は（実施の形態１）と全く同様である。(Embodiment 3) FIG. 6 illustrates a third embodiment of the present invention. As a high frequency semiconductor device, a transmitting amplifier 22 and a receiving amplifier 49 are provided on an n-type GaN 4, and a mixer 48 is provided. This is a case where it is realized on Si1 and the inductor 37 and the capacitor 38 which are passive elements are realized on SiC. The inductor and the capacitor form a part of the circuit of the transmission amplifier 22, the reception amplifier 49, or the mixer 48, and are connected to the FET, the bipolar transistor, or the MOSFET in each semiconductor device by one-layer or two-layer wiring. It is composed. The specific implementation method is exactly the same as in (Embodiment 1).
【００５２】なお、図６の例では送信用増幅器、受信用
増幅器、アンテナスイッチの３つの内２つを両方ともに
ＧａＮ上に実現し、ミキサをＳｉ上に実現する場合を示
したが、送信用増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッ
チの３つの内２つを選び、その内の１つをＧａＮ上に、
もう１つをＳｉＣ上に実現する場合、さらに上記のそれ
ぞれの組合せについて、スイッチをＳｉ上に実現する場
合、発振器をＳｉ上に実現する場合が有り得るがいずれ
の場合についても上記と同様である。In the example of FIG. 6, two of the three amplifiers for transmission, the amplifier for reception and the antenna switch are both realized on GaN and the mixer is realized on Si. Choose two out of three: amplifier, receiving amplifier, antenna switch, and select one of them on GaN,
When the other is realized on SiC, further, for each of the above combinations, the switch may be realized on Si and the oscillator may be realized on Si, but the same applies in any case.
【００５３】また、上記の例ではインダクタやキャパシ
タをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これをＧａ
Ｎ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC has been illustrated.
It may be formed in the passive element region 25 on N.
【００５４】上記の構成によれば、前記（実施の形態
１）と同様、これまで困難であったＳｉによる半導体装
置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、Ｓｉ／
ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実現
可能となる。上記の構成による高周波半導体装置では、
送信増幅器、受信用増幅器、ミキサを１チップに実現し
ており、図１４に示した高周波部の９つのブロックの内
３つを集積化したことになる。これによって高周波通信
機器の小型化が可能になるうえに、ＧａＡｓのような有
害物質を含む半導体を使用しないので、高周波通信機器
の安全性を従来より向上できるのである。According to the above structure, as in the first embodiment, the integration of the semiconductor device made of Si and the semiconductor device made of the compound semiconductor, which has been difficult so far, can be performed by Si /
It can be realized in one chip in the form of a SiC / GaN hybrid integrated circuit. In the high frequency semiconductor device having the above configuration,
The transmitter amplifier, the receiver amplifier, and the mixer are realized on one chip, and three of the nine blocks of the high frequency unit shown in FIG. 14 are integrated. As a result, the high-frequency communication device can be downsized, and since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of the high-frequency communication device can be improved more than before.
【００５５】（実施の形態４）図７は本発明の第１０の
実施例を説明したものであり、高周波半導体装置として
送信用増幅器２２、受信用増幅器４９、アンテナスイッ
チ（ＳＰＤＴスイッチ）２３をｎ型ＧａＮ２８上に、ミ
キサ４８をＳｉ１上に実現し、受動素子であるインダク
タ３７、キャパシタ３８をＳｉＣ上に実現した場合であ
る。このインダクタとキャパシタは送信用増幅器あるい
は受信用増幅器あるいはアンテナスイッチあるいはミキ
サの回路の一部をなすものであり、１層または２層配線
で各半導体装置内のＦＥＴあるいはバイポーラトランジ
スタあるいはＭＯＳＦＥＴと接続された構成となってい
る。具体的な実施方法は（実施の形態１）と全く同様で
ある。(Fourth Embodiment) FIG. 7 illustrates a tenth embodiment of the present invention, in which a high-frequency semiconductor device includes a transmission amplifier 22, a reception amplifier 49, and an antenna switch (SPDT switch) 23. This is a case where the mixer 48 is realized on Si1 on the GaN type 28, and the inductor 37 and the capacitor 38 which are passive elements are realized on SiC. The inductor and the capacitor form a part of the circuit of the transmission amplifier, the reception amplifier, the antenna switch, or the mixer, and are connected to the FET, the bipolar transistor, or the MOSFET in each semiconductor device by one-layer or two-layer wiring. It is composed. The specific implementation method is exactly the same as in (Embodiment 1).
【００５６】なお、図７の例では送信用増幅器、受信用
増幅器、アンテナスイッチの３つをともにＧａＮ上に実
現し、ミキサをＳｉ上に実現する場合を示したが、送信
用増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチの３つの内
２つをＧａＮ上に実現し、残りの１つをＳｉＣ上に実現
する場合、送信用増幅器、受信用増幅器、アンテナスイ
ッチの３つの内１つをＧａＮ上に実現し、残りの２つを
ＳｉＣ上に実現する場合、さらに上記のそれぞれの組合
せについて、スイッチをＳｉ上に実現する場合、発振器
をＳｉ上に実現する場合が有り得るがいずれの場合につ
いても上記と同様である。In the example shown in FIG. 7, the transmitter amplifier, the receiver amplifier, and the antenna switch are all realized on GaN, and the mixer is realized on Si. When two of the three amplifiers and antenna switches are realized on GaN and the remaining one is realized on SiC, one of the three amplifiers for transmission, reception, and antenna switches is realized on GaN. However, when the remaining two are realized on SiC, further, for each of the above combinations, the switch may be realized on Si, and the oscillator may be realized on Si. In any case, the same as above. Is.
【００５７】また、上記の例ではインダクタやキャパシ
タをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これをＧａ
Ｎ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC has been exemplified.
It may be formed in the passive element region 25 on N.
【００５８】上記の構成によれば、前記（実施の形態
１）と同様、これまで困難であったＳｉによる半導体装
置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、Ｓｉ／
ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実現
可能となる。上記の構成による高周波半導体装置では、
送信増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチ、ミキサ
を１チップに実現しており、図１４に示した高周波部の
９つのブロックの内４つを集積化したことになる。これ
によって高周波通信機器の小型化が可能になるうえに、
ＧａＡｓのような有害物質を含む半導体を使用しないの
で、高周波通信機器の安全性を従来より向上できるので
ある。According to the above structure, as in the first embodiment, the integration of the semiconductor device made of Si and the semiconductor device made of the compound semiconductor, which has been difficult so far, can be performed by Si /
It can be realized in one chip in the form of a SiC / GaN hybrid integrated circuit. In the high frequency semiconductor device having the above configuration,
The transmitter amplifier, the receiver amplifier, the antenna switch, and the mixer are realized on one chip, and four of the nine blocks of the high-frequency unit shown in FIG. 14 are integrated. This makes it possible to miniaturize high-frequency communication equipment, and
Since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of high frequency communication equipment can be improved more than ever before.
【００５９】（実施の形態５）図８は本発明の第５の実
施例を説明したものであり、高周波半導体装置として送
信用増幅器２２をｎ型ＧａＮ２８上に、ミキサ４８、ス
イッチ２３をＳｉ１上に実現し、受動素子であるインダ
クタ３７、キャパシタ３８をＳｉＣ上に実現した場合で
ある。このインダクタとキャパシタは送信用増幅器ある
いはスイッチあるいはミキサの回路の一部をなすもので
あり、１層または２層配線で各半導体装置内のＦＥＴあ
るいはバイポーラトランジスタあるいはＭＯＳＦＥＴと
接続された構成となっている。具体的な実施方法は（実
施の形態１）と全く同様である。(Fifth Embodiment) FIG. 8 illustrates a fifth embodiment of the present invention. As a high frequency semiconductor device, a transmission amplifier 22 is provided on an n-type GaN 28, a mixer 48 and a switch 23 are provided on Si1. In this case, the inductor 37 and the capacitor 38, which are passive elements, are realized on SiC. The inductor and the capacitor form a part of the circuit of the transmission amplifier, the switch, or the mixer, and are connected to the FET, the bipolar transistor, or the MOSFET in each semiconductor device by one-layer or two-layer wiring. . The specific implementation method is exactly the same as in (Embodiment 1).
【００６０】なお、図１６の例では送信用増幅器をＧａ
Ｎ上に実現し、ミキサ、スイッチをＳｉ上に実現する場
合を示したが、送信用増幅器をＧａＮ上に実現し、ミキ
サ、発振器をＳｉ上に実現する場合、送信用増幅器をＧ
ａＮ上に実現し、スイッチ、発振器をＳｉ上に実現する
場合、受信用増幅器をＧａＮ上に実現し、ミキサ、スイ
ッチをＳｉ上に実現する場合、受信用増幅器をＧａＮ上
に実現し、ミキサ、発振器をＳｉ上に実現する場合、受
信用増幅器をＧａＮ上に実現し、スイッチ、発振器をＳ
ｉ上に実現する場合、のいずれの場合についても上記と
同様である。In the example of FIG. 16, the transmission amplifier is Ga.
Although the case of realizing on N and the mixer and the switch on Si is shown, when the transmitter amplifier is realized on GaN and the mixer and the oscillator are realized on Si, the transmitter amplifier is
In the case of realizing on aN, the switch and the oscillator on Si, the receiving amplifier is realized on GaN, and when the mixer and the switch are realized on Si, the receiving amplifier is realized on GaN, and the mixer, When the oscillator is implemented on Si, the receiving amplifier is implemented on GaN, and the switches and oscillator are S
In the case of implementation on i, the same applies to any of the cases.
【００６１】また、上記の例ではインダクタやキャパシ
タをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これをＧａ
Ｎ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC has been illustrated.
It may be formed in the passive element region 25 on N.
【００６２】上記の構成によれば、前記（実施の形態
１）と同様、これまで困難であったＳｉによる半導体装
置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、Ｓｉ／
ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実現
可能となる。上記の構成による高周波半導体装置では、
送信増幅器、スイッチ、ミキサを１チップに実現してお
り、図１４に示した高周波部の９つのブロックの内３つ
を集積化したことになる。これによって高周波通信機器
の小型化が可能になるうえに、ＧａＡｓのような有害物
質を含む半導体を使用しないので、高周波通信機器の安
全性を従来より向上できるのである。According to the above structure, as in the first embodiment, it is difficult to integrate the semiconductor device made of Si and the semiconductor device made of the compound semiconductor, which has been difficult so far.
It can be realized in one chip in the form of a SiC / GaN hybrid integrated circuit. In the high frequency semiconductor device having the above configuration,
The transmission amplifier, the switch, and the mixer are realized on one chip, which means that three of the nine blocks of the high frequency unit shown in FIG. 14 are integrated. As a result, the high-frequency communication device can be downsized, and since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of the high-frequency communication device can be improved more than before.
【００６３】（実施の形態６）図９は本発明の第６の実
施例を説明したものであり、高周波半導体装置として送
信用増幅器２２をｎ型ＧａＮ２８上に、ミキサ４８、ス
イッチ２３、発振器５０をＳｉ１上に実現し、受動素子
であるインダクタ３７、キャパシタ３８をＳｉＣ上に実
現した場合である。このインダクタとキャパシタは送信
用増幅器あるいはスイッチあるいは発振器の回路の一部
をなすものであり、１層または２層配線で各半導体装置
内のＦＥＴあるいはバイポーラトランジスタあるいはＭ
ＯＳＦＥＴと接続された構成となっている。具体的な実
施方法は（実施の形態１）と全く同様である。(Embodiment 6) FIG. 9 illustrates a sixth embodiment of the present invention. As a high frequency semiconductor device, a transmission amplifier 22 is provided on an n-type GaN 28, a mixer 48, a switch 23, and an oscillator 50. Is realized on Si1, and the inductor 37 and the capacitor 38, which are passive elements, are realized on SiC. The inductor and the capacitor form a part of the circuit of the transmission amplifier, the switch, or the oscillator, and the FET or bipolar transistor or M in each semiconductor device is formed by one-layer or two-layer wiring.
It is connected to the OSFET. The specific implementation method is exactly the same as in (Embodiment 1).
【００６４】なお、図９の例では送信用増幅器をＧａＮ
上に実現する場合を示したが、受信用増幅器をＧａＮ上
に実現する場合についても上記と同様である。In the example of FIG. 9, the transmission amplifier is made of GaN.
The case of realizing the above is shown, but the case of realizing the receiving amplifier on GaN is similar to the above.
【００６５】また、上記の例ではインダクタやキャパシ
タをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これをＧａ
Ｎ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC has been described.
It may be formed in the passive element region 25 on N.
【００６６】上記の構成によれば、前記（実施の形態
１）と同様、これまで困難であったＳｉによる半導体装
置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、Ｓｉ／
ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実現
可能となる。上記の構成による高周波半導体装置では、
送信増幅器、スイッチ、ミキサ、発振器を１チップに実
現しており、図１４に示した高周波部の９つのブロック
の内４つを集積化したことになる。これによって高周波
通信機器の小型化が可能になるうえに、ＧａＡｓのよう
な有害物質を含む半導体を使用しないので、高周波通信
機器の安全性を従来より向上できるのである。According to the above structure, as in the first embodiment, it is difficult to integrate a semiconductor device made of Si and a semiconductor device made of a compound semiconductor, which has been difficult so far.
It can be realized in one chip in the form of a SiC / GaN hybrid integrated circuit. In the high frequency semiconductor device having the above configuration,
The transmission amplifier, the switch, the mixer, and the oscillator are realized on one chip, and four of the nine blocks of the high-frequency unit shown in FIG. 14 are integrated. As a result, the high-frequency communication device can be downsized, and since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of the high-frequency communication device can be improved more than before.
【００６７】（実施の形態７）図１０は本発明の第７の
実施例を説明したものであり、高周波半導体装置として
送信用増幅器２２、受信用増幅器４９をｎ型ＧａＮ２８
上に、ミキサ４８、スイッチ２３をＳｉ１上に実現し、
受動素子であるインダクタ３７、キャパシタ３８をＳｉ
Ｃ上に実現した場合である。このインダクタとキャパシ
タは送信用増幅器あるいは受信用増幅器あるいはスイッ
チの回路の一部をなすものであり、１層または２層配線
で各半導体装置内のＦＥＴあるいはバイポーラトランジ
スタあるいはＭＯＳＦＥＴと接続された構成となってい
る。具体的な実施方法は（実施の形態１）と全く同様で
ある。(Embodiment 7) FIG. 10 illustrates a seventh embodiment of the present invention, in which a transmission amplifier 22 and a reception amplifier 49 are n-type GaN 28 as a high frequency semiconductor device.
In addition, the mixer 48 and the switch 23 are realized on Si1,
The inductor 37 and the capacitor 38, which are passive elements, are
This is the case when it is realized on C. The inductor and the capacitor form a part of the circuit of the transmission amplifier, the reception amplifier, or the switch, and are connected to the FET or bipolar transistor or MOSFET in each semiconductor device by one-layer or two-layer wiring. ing. The specific implementation method is exactly the same as in (Embodiment 1).
【００６８】なお、図１０の例では送信用増幅器、受信
増幅器、アンテナスイッチの３つの内２つをともにＧａ
Ｎ上に実現し、ミキサとスイッチをＳｉ上に実現する場
合を示したが、送信用増幅器、受信増幅器、アンテナス
イッチの３つの内２つを選び、その内の１つをＧａＮ上
に、もう１つをＳｉＣ上に実現し、ミキサとスイッチを
Ｓｉ上に実現する場合、さらに上記のそれぞれの組合せ
について、スイッチと発振器をＳｉ上に実現する場合、
ミキサと発振器をＳｉ上に実現する場合が有り得るがい
ずれの場合についても上記と同様である。In the example of FIG. 10, two out of the transmission amplifier, the reception amplifier, and the antenna switch are both Ga.
Although the case of realizing on N and the mixer and the switch on Si has been shown, two out of three of the transmission amplifier, the reception amplifier, and the antenna switch are selected, and one of them is placed on GaN and the other. If one is implemented on SiC and the mixer and switch are implemented on Si, and for each of the above combinations, the switch and oscillator are implemented on Si,
There may be a case where the mixer and the oscillator are realized on Si, but the same applies to both cases.
【００６９】また、上記の例ではインダクタやキャパシ
タをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これをＧａ
Ｎ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC has been exemplified.
It may be formed in the passive element region 25 on N.
【００７０】上記の構成によれば、前記（実施の形態
１）と同様、これまで困難であったＳｉによる半導体装
置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、Ｓｉ／
ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実現
可能となる。上記の構成による高周波半導体装置では、
送信増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチ、スイッ
チ、ミキサを１チップに実現しており、図１４に示した
高周波部の９つのブロックの内４つを集積化したことに
なる。これによって高周波通信機器の小型化が可能にな
るうえに、ＧａＡｓのような有害物質を含む半導体を使
用しないので、高周波通信機器の安全性を従来より向上
できるのである。According to the above structure, as in the first embodiment, the integration of the semiconductor device made of Si and the semiconductor device made of the compound semiconductor, which has been difficult so far, can be performed by Si /
It can be realized in one chip in the form of a SiC / GaN hybrid integrated circuit. In the high frequency semiconductor device having the above configuration,
The transmitter amplifier, the receiver amplifier, the antenna switch, the switch, and the mixer are realized on one chip, and four of the nine blocks of the high frequency unit shown in FIG. 14 are integrated. As a result, the high-frequency communication device can be downsized, and since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of the high-frequency communication device can be improved more than before.
【００７１】（実施の形態８）図１１は本発明の第８の
実施例を説明したものであり、高周波半導体装置として
送信用増幅器２２、受信用増幅器４９をｎ型ＧａＮ２８
上に、ミキサ４８、スイッチ２３、発振器５０をＳｉ１
上に実現し、受動素子であるインダクタ３７、キャパシ
タ３８をＳｉＣ上に実現した場合である。このインダク
タとキャパシタは送信用増幅器、受信用増幅器、スイッ
チ、ミキサ、発振器のいずれかまたは全部の回路の一部
をなすものであり、１層または２層配線で各半導体装置
内のＦＥＴあるいはバイポーラトランジスタあるいはＭ
ＯＳＦＥＴと接続された構成となっている。具体的な実
施方法は（実施の形態１）と全く同様である。(Embodiment 8) FIG. 11 illustrates an eighth embodiment of the present invention, in which a transmission amplifier 22 and a reception amplifier 49 are n-type GaN 28 as a high frequency semiconductor device.
Above the mixer 48, the switch 23, and the oscillator 50,
This is the case where the inductor 37 and the capacitor 38, which are realized above, are passive elements and are realized on SiC. The inductor and the capacitor form a part of any or all circuits of a transmission amplifier, a reception amplifier, a switch, a mixer, and an oscillator, and FETs or bipolar transistors in each semiconductor device are formed by one-layer or two-layer wiring. Or M
It is connected to the OSFET. The specific implementation method is exactly the same as in (Embodiment 1).
【００７２】なお、図１１の例では送信用増幅器、受信
増幅器、アンテナスイッチの３つの内２つをともにＧａ
Ｎ上に実現する場合を示したが、送信用増幅器、受信増
幅器、アンテナスイッチの３つの内２つを選び、その内
の１つをＧａＮ上に、もう１つをＳｉＣ上に実現する場
合についても上記と同様である。In the example of FIG. 11, two out of the transmission amplifier, the reception amplifier, and the antenna switch are set to Ga.
Although the case of realizing it on N is shown, about the case of selecting two out of the three of the transmission amplifier, the reception amplifier and the antenna switch, one of them on GaN and the other on SiC. Is the same as above.
【００７３】また、上記の例ではインダクタやキャパシ
タをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これをＧａ
Ｎ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC has been described.
It may be formed in the passive element region 25 on N.
【００７４】上記の構成によれば、前記（実施の形態
１）と同様、これまで困難であったＳｉによる半導体装
置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、Ｓｉ／
ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実現
可能となる。上記の構成による高周波半導体装置では、
送信増幅器、受信用増幅器、スイッチ、ミキサ、発振器
を１チップに実現しており、図１４に示した高周波部の
９つのブロックの内５つを集積化したことになる。これ
によって高周波通信機器の小型化が可能になるうえに、
ＧａＡｓのような有害物質を含む半導体を使用しないの
で、高周波通信機器の安全性を従来より向上できるので
ある。According to the above structure, as in the first embodiment, it is difficult to integrate the semiconductor device made of Si and the semiconductor device made of the compound semiconductor, which has been difficult so far.
It can be realized in one chip in the form of a SiC / GaN hybrid integrated circuit. In the high frequency semiconductor device having the above configuration,
The transmitter amplifier, the receiver amplifier, the switch, the mixer, and the oscillator are realized on one chip, and five of the nine blocks of the high-frequency unit shown in FIG. 14 are integrated. This makes it possible to miniaturize high-frequency communication equipment, and
Since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of high frequency communication equipment can be improved more than ever before.
【００７５】（実施の形態９）図１２は本発明の第９の
実施例を説明したものであり、高周波半導体装置として
送信用増幅器２２、受信用増幅器４９、アンテナスイッ
チ２３をｎ型ＧａＮ２８上に、ミキサ４８、スイッチ２
３をＳｉ１上に実現し、受動素子であるインダクタ３
７、キャパシタ３８をＳｉＣ上に実現した場合である。
このインダクタとキャパシタは送信用増幅器、受信用増
幅器、アンテナスイッチ、スイッチ、ミキサのいずれか
または全部の回路の一部をなすものであり、１層または
２層配線で各半導体装置内のＦＥＴあるいはバイポーラ
トランジスタあるいはＭＯＳＦＥＴと接続された構成と
なっている。具体的な実施方法は（実施の形態１）と全
く同様である。(Ninth Embodiment) FIG. 12 illustrates a ninth embodiment of the present invention in which a transmission amplifier 22, a reception amplifier 49 and an antenna switch 23 are provided on an n-type GaN 28 as a high frequency semiconductor device. , Mixer 48, switch 2
3 is realized on Si1 and inductor 3 which is a passive element
7. The case where the capacitor 38 is realized on SiC.
The inductor and the capacitor form a part of any or all circuits of a transmission amplifier, a reception amplifier, an antenna switch, a switch, and a mixer, and FET or bipolar in each semiconductor device can be formed by one-layer or two-layer wiring. It is connected to a transistor or a MOSFET. The specific implementation method is exactly the same as in (Embodiment 1).
【００７６】なお、図１２の例では送信用増幅器、受信
増幅器、アンテナスイッチの３つをともにＧａＮ上に実
現し、ミキサ、スイッチをＳｉ上に実現する場合を示し
たが、送信用増幅器、受信増幅器、アンテナスイッチの
３つの内２つをＧａＮ上に実現し、残りの１つをＳｉＣ
上に実現し、ミキサ、スイッチをＳｉ上に実現する場
合、送信用増幅器、受信増幅器、アンテナスイッチの３
つの内１つをＧａＮ上に実現し、残りの２つをＳｉＣ上
に実現し、ミキサ、スイッチをＳｉ上に実現する場合、
さらに上記のそれぞれの組合せについて、スイッチと発
振器をＳｉ上に実現する場合、ミキサと発振器をＳｉ上
に実現する場合が有り得るがいずれの場合についても上
記と同様である。In the example shown in FIG. 12, the transmitter amplifier, the receiver amplifier, and the antenna switch are all realized on GaN, and the mixer and the switch are realized on Si. Two of three amplifiers and antenna switches are realized on GaN, and the remaining one is SiC.
When the above is implemented and the mixer and the switch are implemented on Si, three amplifiers for transmission, reception amplifier and antenna switch are used.
When one of the two is realized on GaN, the remaining two are realized on SiC, and the mixer and switch are realized on Si,
Further, for each of the above combinations, when the switch and the oscillator are realized on Si, the mixer and the oscillator may be realized on the Si, but the same applies to both cases.
【００７７】また、上記の例ではインダクタやキャパシ
タをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これをＧａ
Ｎ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC has been exemplified.
It may be formed in the passive element region 25 on N.
【００７８】上記の構成によれば、前記（実施の形態
１）と同様、これまで困難であったＳｉによる半導体装
置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、Ｓｉ／
ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実現
可能となる。上記の構成による高周波半導体装置では、
送信増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチ、スイッ
チ、ミキサを１チップに実現しており、図１４に示した
高周波部の９つのブロックの内５つを集積化したことに
なる。これによって高周波通信機器の小型化が可能にな
るうえに、ＧａＡｓのような有害物質を含む半導体を使
用しないので、高周波通信機器の安全性を従来より向上
できるのである。According to the above structure, as in the first embodiment, the integration of a semiconductor device made of Si and a semiconductor device made of a compound semiconductor, which has been difficult so far, can be performed by Si /
It can be realized in one chip in the form of a SiC / GaN hybrid integrated circuit. In the high frequency semiconductor device having the above configuration,
The transmitter amplifier, the receiver amplifier, the antenna switch, the switch, and the mixer are realized on one chip, and five of the nine blocks of the high-frequency unit shown in FIG. 14 are integrated. As a result, the high-frequency communication device can be downsized, and since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of the high-frequency communication device can be improved more than before.
【００７９】（実施の形態１０）図１３は本発明の第１
０の実施例を説明したものであり、高周波半導体装置と
して送信用増幅器２２、受信用増幅器４９、アンテナス
イッチ２３をｎ型ＧａＮ２８上に、ミキサ４９、スイッ
チ２３、発振器５０をＳｉ１上に実現し、受動素子であ
るインダクタ３７、キャパシタ３８をＳｉＣ上に実現し
た場合である。このインダクタとキャパシタは送信用増
幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチ、スイッチ、ミ
キサ、発振器のいずれかまたは全部の回路の一部をなす
ものであり、１層または２層配線で各半導体装置内のＦ
ＥＴあるいはバイポーラトランジスタあるいはＭＯＳＦ
ＥＴと接続された構成となっている。具体的な実施方法
は（実施の形態１）と全く同様である。(Embodiment 10) FIG. 13 shows the first embodiment of the present invention.
No. 0 embodiment has been described, and a high-frequency semiconductor device has a transmission amplifier 22, a reception amplifier 49, an antenna switch 23 on n-type GaN 28, and a mixer 49, a switch 23, and an oscillator 50 on Si1. This is a case where the inductor 37 and the capacitor 38, which are passive elements, are realized on SiC. The inductor and the capacitor form a part of a circuit of any one or all of a transmission amplifier, a reception amplifier, an antenna switch, a switch, a mixer, and an oscillator.
ET or bipolar transistor or MOSF
It is connected to ET. The specific implementation method is exactly the same as in (Embodiment 1).
【００８０】なお、図１３の例では送信用増幅器、受信
増幅器、アンテナスイッチの３つをともにＧａＮ上に実
現する場合を示したが、送信用増幅器、受信増幅器、ア
ンテナスイッチの３つの内２つをＧａＮ上に実現する場
合、送信用増幅器、受信増幅器、アンテナスイッチの３
つの内１つをＧａＮ上に実現する場合についても上記と
同様である。Although the example of FIG. 13 shows the case where the transmission amplifier, the reception amplifier, and the antenna switch are all realized on GaN, two of the transmission amplifier, the reception amplifier, and the antenna switch are provided. In order to realize GaN on GaN, it is necessary to use a transmitter amplifier, a receiver amplifier, and an antenna switch.
The same applies to the case where one of the two is realized on GaN.
【００８１】また、上記の例ではインダクタやキャパシ
タをＳｉＣ上に実現する場合を例示したが、これをＧａ
Ｎ上の受動素子領域２５に作製しても良い。In the above example, the case where the inductor and the capacitor are realized on SiC has been exemplified.
It may be formed in the passive element region 25 on N.
【００８２】上記の構成によれば、前記（実施の形態
１）と同様、これまで困難であったＳｉによる半導体装
置と化合物半導体による半導体装置の集積化が、Ｓｉ／
ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実現
可能となる。上記の構成による高周波半導体装置では、
送信増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチ、スイッ
チ、ミキサ、発振器を１チップに実現しており、図１４
に示した高周波部の９つのブロックの内６つを集積化し
たことになる。これによって高周波通信機器の小型化が
可能になるうえに、ＧａＡｓのような有害物質を含む半
導体を使用しないので、高周波通信機器の安全性を従来
より向上できるのである。According to the above structure, as in the first embodiment, it is difficult to integrate the semiconductor device made of Si and the semiconductor device made of the compound semiconductor, which has been difficult so far.
It can be realized in one chip in the form of a SiC / GaN hybrid integrated circuit. In the high frequency semiconductor device having the above configuration,
The transmitter amplifier, the receiver amplifier, the antenna switch, the switch, the mixer, and the oscillator are realized on one chip.
This means that 6 out of 9 blocks of the high frequency section shown in FIG. As a result, the high-frequency communication device can be downsized, and since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of the high-frequency communication device can be improved more than before.
【００８３】[0083]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の高周波半導体装置および高周波通信機器によれば、受
動素子をＳｉＣ上に実現できると同時に高周波用の能動
素子も同一チップ上に集積できるので、従来のようにプ
リント基板上に実現していた受動素子もチップ内に集積
化できる。As is apparent from the above description, according to the high frequency semiconductor device and the high frequency communication equipment of the present invention, the passive element can be realized on the SiC and the high frequency active element can be integrated on the same chip. Therefore, the passive element realized on the printed circuit board as in the past can be integrated in the chip.
【００８４】さらに、従来は例えばＳｉによる半導体装
置とＧａＡｓによる半導体装置で構成されていた高周波
通信機器を、ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路あるいはＳｉ
／ＳｉＣ／ＧａＮ混成集積回路という形で１チップで実
現できるので、高周波半導体装置の小型化、高機能化な
らびに高周波通信機器の小型化が可能になる。Further, a high-frequency communication device, which is conventionally composed of a semiconductor device made of Si and a semiconductor device made of GaAs, is replaced by a SiC / GaN hybrid integrated circuit or Si.
Since it can be realized in one chip in the form of a / SiC / GaN hybrid integrated circuit, it is possible to downsize the high frequency semiconductor device, increase the functionality, and downsize the high frequency communication device.
【００８５】さらに、ＧａＡｓのような有害物質を含む
半導体を使用しないので、高周波半導体装置／高周波通
信機器の安全性を従来より向上できるのである。Furthermore, since a semiconductor containing a harmful substance such as GaAs is not used, the safety of the high frequency semiconductor device / high frequency communication equipment can be improved more than before.
【図１】本発明の実施の形態１における高周波半導体装
置の作製方法を説明する断面図1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a high frequency semiconductor device in Embodiment 1 of the present invention.
【図２】送信用増幅器（２段増幅器）の回路図FIG. 2 is a circuit diagram of a transmission amplifier (two-stage amplifier).
【図３】ＳＰＤＴスイッチの回路図FIG. 3 is a circuit diagram of an SPDT switch
【図４】局部発振器用増幅器（局発増幅器）の回路図FIG. 4 is a circuit diagram of an amplifier for local oscillator (local oscillator).
【図５】本発明の実施の形態２における高周波通信機器
を説明する断面図FIG. 5 is a sectional view illustrating a high frequency communication device according to a second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施の形態３における高周波通信機器
を説明する断面図FIG. 6 is a sectional view illustrating a high frequency communication device according to a third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施の形態４における高周波通信機器
を説明する断面図FIG. 7 is a sectional view illustrating a high frequency communication device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の実施の形態５における高周波通信機器
を説明する断面図FIG. 8 is a sectional view illustrating a high frequency communication device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図９】本発明の実施の形態６における高周波通信機器
を説明する断面図FIG. 9 is a sectional view illustrating a high frequency communication device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の実施の形態７における高周波通信機
器を説明する断面図FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a high frequency communication device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の実施の形態８における高周波通信機
器を説明する断面図FIG. 11 is a sectional view illustrating a high frequency communication device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の実施の形態９における高周波通信機
器を説明する断面図FIG. 12 is a sectional view illustrating a high frequency communication device according to a ninth embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の実施の形態１０における高周波通信
機器を説明する断面図FIG. 13 is a sectional view illustrating a high frequency communication device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図１４】従来の高周波半導体装置、高周波通信機器に
ついて説明するための携帯電話における高周波部のブロ
ック図FIG. 14 is a block diagram of a high frequency unit in a mobile phone for explaining a conventional high frequency semiconductor device and a high frequency communication device.
【図１５】各種半導体の物性を示す図FIG. 15 is a diagram showing physical properties of various semiconductors.
【図１６】本発明の実施の形態１における高周波半導体
装置の作製方法を説明する断面図16A and 16B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the high-frequency semiconductor device in Embodiment 1 of the present invention.
【図１７】本発明の実施の形態１における高周波半導体
装置の作製方法を説明する断面図FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the high-frequency semiconductor device in Embodiment 1 of the present invention.
【図１８】本発明の実施の形態１における高周波半導体
装置の作製方法を説明する断面図FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the high-frequency semiconductor device in Embodiment 1 of the present invention.
【図１９】本発明の実施の形態１における高周波半導体
装置の作製方法を説明する断面図FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the high-frequency semiconductor device in Embodiment 1 of the present invention.
【図２０】本発明の実施の形態１における高周波半導体
装置の作製方法を説明する断面図FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the high-frequency semiconductor device in Embodiment 1 of the present invention.
１ ｐ型Ｓｉ ２ コレクタ埋め込み層 ３ ｎ型Ｓｉ ４ 絶縁型６Ｈ−ＳｉＣ ５ ｎ型ＳｉＣ ６ ＳｉＣ領域 ７ ＳｉＯ2膜 ８ ＳｉＮ膜 ９ ｐ+層 １０ ＬＯＣＯＳ １１ ｐ型ベース層 １２ コレクタコンタクト層 １３ ＰＳＧ膜 １４ ポリシリコン １５ エミッタコンタクト層 １６ ベースコンタクト層 １７ ベース電極 １８ コレクタ電極 １９ エミッタ電極 ２０ バイポーラトランジスタ ２１ 抵抗 ２２ 送信用増幅器 ２３ ＳＰＤＴスイッチ ２４ 能動素子領域（導電性領域） ２５ 受動素子領域（高抵抗領域） ２６ ＳｉＯ2膜 ２７ 絶縁型ＧａＮ ２８ ｎ型ＧａＮ ２９ オーミック電極（ＧａＮ上） ３０ オーミック電極（ＳｉＣ上） ３１ ゲート電極（ＧａＮ上） ３２ ゲート電極（ＳｉＣ上） ３３ 前段ＦＥＴ ３４ 後段ＦＥＴ ３５ スルーＦＥＴ ３６ シャントＦＥＴ ３７ インダクタ ３８ キャパシタ ３９ 層間絶縁膜 ４０ １層配線 ４１ ＳｉＮ膜 ４２ ２層配線 ４３ パッド ４４ 表面保護膜 ４５ ＭＯＳＦＥＴ ４６ 局発増幅器 ４７ レジスト ４８ ミキサ ４９ 受信用増幅器 ５０ 発振器1 p-type Si 2 collector burying layer 3 n-type Si 4 insulating type 6H-SiC 5 n-type SiC 6 SiC region 7 SiO 2 film 8 SiN film 9 p + layer 10 LOCOS 11 p-type base layer 12 collector contact layer 13 PSG film 14 Polysilicon 15 Emitter Contact Layer 16 Base Contact Layer 17 Base Electrode 18 Collector Electrode 19 Emitter Electrode 20 Bipolar Transistor 21 Resistor 22 Transmitter Amplifier 23 SPDT Switch 24 Active Element Area (Conductive Area) 25 Passive Element Area (High Resistance Area) 26 SiO 2 Film 27 Insulated GaN 28 n-type GaN 29 Ohmic Electrode (on GaN) 30 Ohmic Electrode (on SiC) 31 Gate Electrode (on GaN) 32 Gate Electrode (on SiC) 33 Pre-stage FET 34 Post-stage FET 35 Through-FET 36 Shunt FET 37 Inductor 38 Capacitor 39 Interlayer insulation film 40 One layer wiring 41 SiN film 42 Two layer wiring 43 Pad 44 Surface protection film 45 MOSFET 46 Local amplifier 47 Resist 48 Mixer 49 Receiving amplifier 50 Oscillator
Claims (10)
第２半導体であるＳｉＣを有し、該ＳｉＣ上にさらに第
３半導体であるＧａＮを有する構成であり、 前記ＧａＮは前記ＳｉＣ上に部分的に成長されたもので
あり、また前記ＳｉＣは前記Ｓｉ上に部分的に形成され
たものであり、 高周波能動素子が前記ＳｉまたはＳｉＣまたはＧａＮ上
に実現された構成であることを特徴とする高周波半導体
装置。1. In a high-frequency semiconductor device, a second semiconductor, SiC, is provided on silicon (Si), which is a first semiconductor forming a substrate, and GaN, which is a third semiconductor, is further provided on the SiC. The GaN is partially grown on the SiC, the SiC is partially formed on the Si, and the high-frequency active element is on the Si, SiC, or GaN. 1. A high-frequency semiconductor device having the configuration realized in 1.
受信用増幅器の２つの内のいずれか１つが実現されてお
り、 さらに前記Ｓｉ上にミキサ、スイッチ、発振器の３つの
内の１つが実現されていることを特徴とする請求項１に
記載の高周波半導体装置を用いた高周波通信機器。2. In a high frequency communication device, a transmission amplifier as a high frequency semiconductor device on the GaN,
2. The high frequency wave according to claim 1, wherein any one of two of the receiving amplifiers is realized, and further, one of three of a mixer, a switch, and an oscillator is realized on the Si. High-frequency communication equipment using semiconductor devices.
送信用増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチの３つ
の内のいずれか２つが実現され、さらに前記Ｓｉ上にミ
キサ、スイッチ、発振器の３つの内の１つが実現されて
いることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体装
置を用いた高周波通信機器。3. In a high-frequency communication device, any two of a transmission amplifier, a reception amplifier, and an antenna switch are realized as a high-frequency semiconductor device on the SiC or GaN, and a mixer is further provided on the Si. The high-frequency communication device using the high-frequency semiconductor device according to claim 1, wherein one of a switch and an oscillator is realized.
送信用増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチが実現
されており、 さらに前記Ｓｉ上にミキサ、スイッチ、発振器の３つの
内の１つが実現されていることを特徴とする請求項１に
記載の高周波半導体装置を用いた高周波通信機器。4. In a high-frequency communication device, a transmitter amplifier, a receiver amplifier, and an antenna switch are realized on the SiC or GaN as a high-frequency semiconductor device, and further, a mixer, a switch, and an oscillator are provided on the Si. High frequency communication equipment using the high frequency semiconductor device according to claim 1, wherein one of the two is realized.
受信用増幅器の２つの内のいずれか１つが実現されてお
り、 さらに前記Ｓｉ上にミキサ、スイッチ、発振器の３つの
内の２つが実現されていることを特徴とする請求項１に
記載の高周波半導体装置を用いた高周波通信機器。5. In a high frequency communication device, a transmission amplifier as a high frequency semiconductor device on the GaN,
2. The high frequency wave according to claim 1, wherein any one of two of the receiving amplifiers is realized, and further two of three of a mixer, a switch, and an oscillator are realized on the Si. High-frequency communication equipment using semiconductor devices.
受信用増幅器の２つの内のいずれか１つが実現されてお
り、 さらに前記Ｓｉ上にミキサ、スイッチ、発振器が実現さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導
体装置を用いた高周波通信機器。6. In a high frequency communication device, a transmission amplifier as a high frequency semiconductor device on the GaN,
2. A high frequency using the high frequency semiconductor device according to claim 1, wherein any one of two receiving amplifiers is realized, and further, a mixer, a switch, and an oscillator are realized on the Si. Communication equipment.
送信用増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチの３つ
の内のいずれか２つが実現され、さらに前記Ｓｉ上にミ
キサ、スイッチ、発振器の３つの内の２つが実現されて
いることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体装
置を用いた高周波通信機器。7. In a high-frequency communication device, any two of a transmitting amplifier, a receiving amplifier, and an antenna switch are realized as a high-frequency semiconductor device on the SiC or GaN, and a mixer is further provided on the Si. 2. A high-frequency communication device using a high-frequency semiconductor device according to claim 1, wherein two out of three, a switch and an oscillator, are realized.
送信用増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチの３つ
の内のいずれか２つが実現され、さらに前記Ｓｉ上にミ
キサ、スイッチ、発振器が実現されていることを特徴と
する請求項１に記載の高周波半導体装置を用いた高周波
通信機器。8. In a high-frequency communication device, any two out of three: a transmission amplifier, a reception amplifier, and an antenna switch are realized on the SiC or GaN as a high-frequency semiconductor device, and a mixer is further provided on the Si. A high frequency communication device using the high frequency semiconductor device according to claim 1, wherein a switch and an oscillator are realized.
送信用増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチが実現
されており、 さらに前記Ｓｉ上にミキサ、スイッチ、発振器の３つの
内の２つが実現されていることを特徴とする請求項１に
記載の高周波半導体装置を用いた高周波通信機器。9. In a high-frequency communication device, a transmitter amplifier, a receiver amplifier, and an antenna switch are realized as a high-frequency semiconductor device on the SiC or GaN, and further, a mixer, a switch, and an oscillator are provided on the Si. 2. A high frequency communication device using the high frequency semiconductor device according to claim 1, wherein two of the above are realized.
送信用増幅器、受信用増幅器、アンテナスイッチが実現
されており、 さらに前記Ｓｉ上にミキサ、スイッチ、発振器が実現さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導
体装置を用いた高周波通信機器。10. In a high-frequency communication device, a transmitter amplifier, a receiver amplifier, and an antenna switch are realized as a high-frequency semiconductor device on the SiC or GaN, and a mixer, a switch, and an oscillator are realized on the Si. A high frequency communication device using the high frequency semiconductor device according to claim 1.
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