DE19609449C2

DE19609449C2 - Hochfrequenz-Schaltungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-Schaltungseinrichtung

Info

Publication number: DE19609449C2
Application number: DE19609449A
Authority: DE
Inventors: Masao Yamawaki; Tatsuhiko Ikeda; Noriharu Suematsu; Yoshihiro Kashiba
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: KR100248631B1; JPH0974102A; DE19609449A1; KR970017918A; US6118172A; TW310120U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenz- (HF-)Schaltungseinrichtung, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, 4 oder 14, und ein Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-Schaltungseinrichtung.

In den letzten Jahren hat sich die Verwendung einer das GHz- Band verwendenden HF-Schaltungseinrichtung für ein bewegbares Telefon ausgeweitet. Mit der Ausweitung der Verwendung der HF-Schaltungseinrichtung gibt es ein stärkeres Erfordernis zum Verkleinern der Kosten der HF-Schaltungseinrichtung. Um dem Erfordernis Genüge zu leisten, wird es gewünscht, daß die Kosten einer integrierten Schaltungseinrichtung zum Verarbei ten von in der HF-Schaltung verwendeten Signalen verkleinert werden.

Bei einer herkömmlichen Signalverarbeitungsschaltung, die an ein Signal des GHz-Bandes anpassungsfähig ist, ist eine kost spielige Halbleitereinrichtung verwendet worden, die zum Bei spiel GaAs verwendet. Doch zur höheren Integration und für kleinere Kosten der Schaltung wird ein Abändern in eine Sili ziumeinrichtung gewünscht. Wenn eine neuartige Siliziumein richtung weiter miniaturisiert und ihre HF-Charakteristik verbessert wird, dann wird in einer eine Bipolareinrichtung oder eine CMOS-Schaltung verwendenden Schaltungsanordnung eine Leistungsfähigkeit verwirklicht, die derjenigen der her kömmlichen GaAs-Einrichtung ähnlich ist.

Während jedoch, wie vorstehend beschrieben, die Leistungsfä higkeit der Siliziumeinrichtung verbessert worden ist, sind die Signalverluste durch ein Siliziumsubstrat ein Problem hinsichtlich der integrierten Schaltungsstruktur, da für HF- Signale das Siliziumsubstrat leitend ist. Für die vorstehend beschriebene GaAs-Einrichtung sind die dielektrischen Verlu ste in dem Substrat klein, da auf dem GaAs-Substrat als einem Isolator ein aktives Element gebildet ist. Folglich wird eine integrierte Schaltung mit einer sehr guten HF-Charakteristik erreicht.

Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 32 ein Beispiel einer ein herkömmliches gewöhnliches Siliziumsubstrat verwendenden HF- Schaltungseinrichtung beschrieben. Fig. 32 ist eine schema tische Querschnittsansicht eines Beispiels einer herkömmli chen HF-Schaltungseinrichtung, die ein Siliziumsubstrat ver wendet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 32 ist auf einem Siliziumsubstrat 11c mit einem spezifischen Widerstand von etwa mehreren 10 Ωcm ein Oxidfilm 3 gebildet. Eine Metallzwischenverbindungs schicht 4 ist auf dem Oxidfilm 3 gebildet. Ein Oxidfilm 5 ist derart gebildet, daß er die Metallzwischenverbindungsschicht 4 bedeckt. Auf einer Rückseitenoberflache des Siliziumsub strats 11c ist eine Rückseitenoberflächen-Metallzwischenver bindungsschicht 6 gebildet, da zur Zeit des Zusammenbaus ein Lot verwendet wird.

Durch Anlegen eines HF-Signals an die Zwischenverbindung der HF-Schaltungseinrichtung, die das herkömmliche Siliziumsub strat verwendet, wie vorstehend beschrieben, wird in das Si liziumsubstrat 11c eine elektrische Kraftlinie verlaufen. Wie in Fig. 32 gezeigt, werden folglich Verluste einer Wider standskomponente R1 und Verluste Rm zwischen den Metallzwi schenverbindungsschichten 4 in dem Siliziumsubstrat 11c äqui valent addiert und werden Signalverluste und Widerstandskopp lungskomponenten zwischen den Zwischenverbindungen auftreten. Derartige Verluste ergeben sich aus der Tatsache, daß das Si liziumsubstrat 11c ein Dielektrikum mit Verlusten ist.

Im allgemeinen wird der Tangens der dielektrischen Verluste tanδ verwendet, um den Betrag der vorstehend beschriebenen Verluste auszudrücken. Der Tangens der dielektrischen Verlu ste tanδ ist durch die komplexe Dielektrizitätskonstante (Realteil/Imaginärteil) festgelegt. Der Realteil für den Zäh ler entspricht den Widerstandsverlusten. Wenn daher der Wert des tanδ größer wird, dann nehmen die Widerstandsverluste zu. Für das Siliziumsubstrat 11c, von dem im allgemeinen bekannt ist, daß es einen spezifischen Widerstand von mehreren 10 Ωcm hat, ist der Wert des tanδ etwa zwei bis drei. Andererseits ist für ein GaAs-Substrat der tanδ bis zu etwa 0,001. Aus die sem Grund ist das Problem vorhanden gewesen, daß die Übertra gungsverluste von HF-Signalen größer werden, wenn das Sili ziumsubstrat 11c, das im allgemeinen herkömmlicherweise ver wendet worden ist, einfach anstelle des GaAs-Substrats ver wendet wird.

Aus Appl. Phys. Lett. 58(23), 1991, S. 2604-2606 ist eine Hochfrequenz-(HF-)Schaltungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 4 bekannt.

Aus US 4,418,470 ist eine Hochfrequenz-(HF-)Schaltungsein richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14 bekannt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochfrequenz- (HF-)Schaltungseinrichtung, bei der die Übertragungsverluste von HF-Signalen klein sind, und ein Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-(HF-)Schaltungseinrichtung, bei der die Übertragungsverluste von HF-Signalen klein sind, vorzusehen.

Die Aufgabe wird durch die Hochfrequenz-Schaltungseinrichtung des Anspruchs 1, 4, 7 oder 14 oder durch das Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-Schaltungseinrichtung des An spruchs 16, 17, 18 oder 19 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an gegeben.

Bei der HF-Schaltungseinrichtung gemäß dem Anspruch 7 kann in der Siliziumschicht ein Schaltungselement, wie beispielsweise ein aktives Element, gebildet sein. Wenn zu dieser Zeit zwi schen der Siliziumschicht und dem Siliziumsubstrat die Ab schirmmetallschicht vorgesehen ist, dann wird durch die Ab schirmmetallschicht die vorstehend beschriebene elektrische Kraftlinie aus dem aktiven Element abgeschirmt und erreicht das Siliziumsubstrat nicht. Selbst wenn daher ein gewöhnli ches Siliziumsubstrat verwendet wird, kann eine HF-Schal tungseinrichtung erhalten werden, bei der die Übertragungs verluste von HF-Signalen verkleinert sind. Ferner können durch Verkleinern der Dicke der Siliziumschicht die Übertra gungsverluste von HF-Signalen weiter verkleinert werden.

Bei dem Verfahren zum Herstellen der HF-Schaltungseinrichtung gemäß Anspruch 16 wird ein zweites Siliziumsubstrat verbunden mit einer Hauptoberfläche eines einen spezifischen Widerstand von wenigstens 100 Ωcm aufweisenden ersten Siliziumsubstrats mit einer dazwischenliegenden ersten Isolierschicht und wird die Dicke des zweiten Siliziumsubstrats verkleinert, um eine Siliziumschicht zu bilden. Dies erlaubt die Bildung einer dünnen Siliziumschicht. Ein Schaltungselement wird auf einer Hauptoberfläche der Siliziumschicht, deren Dicke verkleinert worden ist, gebildet. Da die Dicke der Siliziumschicht somit verkleinert ist, werden die Übertragungsverluste von HF- Signalen verkleinert. Da ferner das erste Siliziumsubstrat einen großen spezifischen Widerstand von wenigstens 100 Ωcm hat, können die Übertragungsverluste von HF-Signalen wirksam verkleinert werden. Mit anderen Worten, es kann eine HF- Schaltungseinrichtung erhalten werden, die zum Verkleinern der Übertragungsverluste von HF-Signalen in der Lage ist.

Bei dem Verfahren zum Herstellen der HF-Schaltungseinrichtung gemäß Anspruch 17 wird eine Maskenschicht als Maske verwen det, werden in die Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats Störstellen eines ersten Leitungstyps selektiv eingeführt und diffundiert, um eine Puffersiliziumschicht zu bilden, und wird an der Puffersiliziumschicht eine Wärmebehandlung ausge führt, um die Puffersiliziumschicht längs der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats auszubreiten. Nachdem dann in die Ober fläche der Puffersiliziumschicht unter Verwendung der vorste hend beschriebenen Maskenschicht als Maske Störstellen eines zweiten Leitungstyps eingeführt sind, wird auf der Hauptober fläche des Siliziumsubstrats eine Epitaxieschicht gebildet. Dies sichert, daß innerhalb der Puffersiliziumschicht zu der selben Zeit, zu der die Epitaxieschicht gebildet wird, eine vergrabene Kollektorschicht gebildet werden kann. Dies kann den Herstellungsprozeß im Vergleich zu dem Fall, in dem die Puffersiliziumschicht durch ein Epitaxiewachstumsverfahren gebildet wird, vereinfachen. Da es gesichert ist, daß inner halb der Puffersiliziumschicht die vergrabene Kollektor schicht gebildet werden kann, ist es auch gesichert, daß eine Ausbreitung einer Verarmungsschicht aus der vergrabenen Kol lektorschicht in das Siliziumsubstrat unterdrückt werden kann, wodurch eine Verschlechterung der Standhaltespannung zwischen den vergrabenen Kollektorschichten wirksam unter drückt wird. Da als Siliziumschicht ein Siliziumsubstrat mit einem großen spezifischen Widerstand von wenigstens 100 Ωcm verwendet wird, werden ferner die Übertragungsverluste von HF-Signalen wirksam verkleinert.

Bei dem Verfahren zum Herstellen der HF-Schaltungseinrichtung gemäß Anspruch 18 werden ein erstes und ein zweites Silizium substrat miteinander verbunden durch Zusammenfügen der ersten und der zweiten Abschirmmetallschicht, die entsprechend auf der Hauptoberfläche des ersten Siliziumsubstrats und auf der jenigen des zweiten Siliziumsubstrats gebildet sind. Dies er laubt es, zwischen dem ersten und dem zweiten Siliziumsub strat eine Abschirmmetallschicht zu bilden. Ferner wird auf dem zweiten Siliziumsubstrat ein Schaltungselement gebildet. Durch Verkleinern der Dicke des zweiten Siliziumsubstrats können die Übertragungsverluste von HF-Signalen durch das zweite Siliziumsubstrat verkleinert werden. Da ferner unter dem zweiten Siliziumsubstrat eine Abschirmmetallschicht ge bildet ist, wird durch die Abschirmmetallschicht eine elek trische Kraftlinie aus einem aktiven Elementabschnitt inner halb des auf dem zweiten Siliziumsubstrat gebildeten Schal tungselements wirksam abgeschirmt. Dies eliminiert die Über tragungsverluste von HF-Signalen durch das erste Siliziumsub strat fast. Im Ergebnis kann eine HF-Schaltungseinrichtung erhalten werden, bei welcher die Übertragungsverluste von HF- Signalen verkleinert sind.

Bei dem Verfahren zum Herstellen der HF-Schaltungseinrichtung gemäß Anspruch 19 wird eine Siliziumschicht gebildet durch Verkleinern der Dicke eines ersten Siliziumsubstrats, nachdem auf der Hauptoberfläche des ersten Siliziumsubstrats ein Schaltungselement gebildet ist. In diesem Fall kann die Dicke beträchtlich verkleinert werden, da die Siliziumschicht nicht in der Endform ist. Dies verkleinert die Übertragungsverluste von HF-Signalen wirksam. Da zwischen der Siliziumschicht und dem vorstehend beschriebenen zweiten Siliziumsubstrat eine Abschirmmetallschicht gebildet wird, wird ferner durch die Abschirmmetallschicht eine elektrische Kraftlinie aus dem auf der Oberfläche der Siliziumschicht gebildeten Schaltungsele ment abgeschirmt. Daher wird eingeschätzt, daß fast keine Übertragungsverluste von HF-Signalen durch das zweite Sili ziumsubstrat vorhanden sind. Somit wird eine HF-Schaltungs einrichtung erhalten, bei der die Übertragungsverluste von HF-Signalen wirksam verkleinert sind.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausfüh rungsform als ein Beispiel einer HF-Schaltungs einrichtung, das nicht die Erfindung darstellt, aber nützlich für ihr Verständnis ist;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausfüh rungsform der HF-Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer dritten Aus führungsform der HF-Schaltungseinrichtung ge mäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4-10 Querschnittsansichten, die entsprechend den ersten bis siebenten Schritt eines Prozesses zum Bilden der Puffersiliziumschicht in der in Fig. 3 gezeigten HF-Schaltungseinrichtung darstellen;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer vierten Aus führungsform der HF-Schaltungseinrichtung ge mäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht einer fünften Aus führungsform der HF-Schaltungseinrichtung ge mäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13-17 Querschnittsansichten, die den ersten bis fünften Schritt eines Prozesses zum Herstel len der fünften Ausführungsform der HF-Schal tungseinrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 18 eine Querschnittsansicht einer sechsten Aus führungsform der HF-Schaltungseinrichtung ge mäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 eine Querschnittsansicht einer siebenten Aus führungsform der HF-Schaltungseinrichtung ge mäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 eine Querschnittsansicht einer Modifikation der siebenten Ausführungsform der HF-Schal tungseinrichtung gemäß der vorliegenden Er findung;

Fig. 21A und 21B Querschnittsansichten, die den ersten Schritt eines Beispiels eines Verfahrens zum Herstel len der in Fig. 20 gezeigten HF-Schaltungs einrichtung darstellen;

Fig. 22A und 22B Querschnittsansichten, die den zweiten Schritt des Beispiels des Verfahrens zum Her stellen der in Fig. 20 gezeigten HF-Schal tungseinrichtung darstellen;

Fig. 23-25 Querschnittsansichten, die den dritten bis fünften Schritt des Beispiels des Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 20 gezeigten HF- Schaltungseinrichtung darstellen;

Fig. 26 eine Querschnittsansicht, die den ersten Schritt eines anderen Beispiels des Verfah rens zum Herstellen der in Fig. 20 gezeigten HF-Schaltungseinrichtung darstellt;

Fig. 27A und 27B Querschnittsansichten, die den zweiten Schritt des vorstehend erwähnten anderen Beispiels des Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 20 gezeigten HF-Schaltungseinrich tung darstellen;

Fig. 28A und 28B Querschnittsansichten, die den dritten Schritt des vorstehend erwähnten anderen Beispiels des Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 20 gezeigten HF-Schaltungseinrich tung darstellen;

Fig. 29 eine Querschnittsansicht, die den vierten Schritt des vorstehend erwähnten anderen Beispiels des Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 20 gezeigten HF-Schaltungseinrichtung dar stellt;

Fig. 30 eine Querschnittsansicht einer achten Ausfüh rungsform als ein anderes Beispiel einer HF- Schaltungseinrichtung, das nicht die Erfindung darstellt, aber nützlich für ihr Verständnis ist;

Fig. 31 eine Querschnittsansicht einer neunten Ausfüh rungsform der HF-Schaltungseinrichtung der vor liegenden Erfindung und

Fig. 32 eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer herkömmlichen HF-Schaltungseinrichtung.

Die erste Ausführungsform als Beispiel

Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 eine erste Ausfüh rungsform als Beispiel einer HF-Schaltungseinrichtung be schrieben. Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht der HF- Schaltungseinrichtung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats 1 (nachstehend als "Siliziumsubstrat mit großem spezifischem Widerstand 1" bezeichnet) mit einem spezifischen Widerstand von wenigstens 100 Ωcm eine Epitaxie schicht 2 gebildet. Ein Oxidfilm 3 ist auf der Epitaxieschicht 2 gebildet. Eine Metallzwischenverbindungsschicht 4 ist auf dem Oxidfilm 3 gebildet, und ein Oxidfilm 5 ist derart gebil det, daß er die Metallzwischenverbindungsschicht 4 bedeckt. Eine z. B. aus einer Goldlegierungsschicht bestehende Rücksei tenoberflächen-Metallschicht 6 ist auf einer Rückseitenober fläche des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 gebildet, da zur Zeit des Zusam menbauens ein Lot verwendet wird.

Wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, daß das Sili ziumsubstrat mit großem spezifischen Widerstand 1 einen spe zifischen Widerstand von wenigstens 100 Ωcm hat. Besonders vorzugsweise ist der spezifische Widerstand des Silizium substrats mit großem spezifischen Widerstand 1 etwa 500-1000 Ωcm. Da die Übertragungsverluste von HF-Signalen umgekehrt proportional zum spezifischen Widerstand sind, kann unter der Voraussetzung, daß der spezifische Widerstand eines Si liziumsubstrats, das herkömmlicherweise verwendet worden ist, im allgemeinen 10 Ωcm ist, die Verwendung des Silizium substrats mit großem spezifischen Widerstand 1 mit einem spezifischen Widerstand von 1000 Ωcm die Übertragungsver luste von HF-Signalen auf etwa 1/100 verkleinern. Somit kann durch Verwenden des Siliziumsubstrats mit großem spezifi schen Widerstand 1 eine HF-Schaltungseinrichtung erhalten werden, bei welcher die Übertragungsverluste von HF-Signalen verkleinert sind. Ferner kann die Verwendung des Silizium substrats die Kosten im Vergleich zu dem Fall, in dem ein GaAs-Substrat verwendet wird, weiter verkleinern.

Die Epitaxieschicht 2 ist zum Bilden eines Schaltungsele ments, wie beispielsweise eines aktiven Elements in ihr, vorgesehen, da es aufgrund von Zwängen wie beispielsweise dem Festsetzen der Störstellenkonzentration unmöglich ist, das aktive Element, wie beispielsweise einen Bipolartransi stor und eine CMOS-Schaltung, direkt auf der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 zu bilden. Vorzugsweise ist die Dicke der Epitaxieschicht 2 etwa 1-5 µm. Durch Kleinmachen der Dicke der Epitaxieschicht 2 können somit kleine Übertragungsverluste von HF-Signalen erreicht werden.

Die Verfahren zum Herstellen des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 umfassen zum Beispiel das CZ-Verfahren (Czochralski-Verfahren), das FZ-Verfahren (tiegelfreies Zonenschmelzverfahren) und das MCZ-Verfahren (magnetisches Czochralski-Verfahren).

Die zweite Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nun eine zweite Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der zweiten Ausführungsform der HF-Schaltungseinrichtung der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird eine HF-Schaltungseinrichtung gezeigt, bei der als aktives Element ein Bipolartransistor gebildet ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 eine Puffersiliziumschicht 7 gebildet. Eine Epitaxieschicht 2 ist auf der Puffersiliziumschicht 7 gebildet. Ein vergra benes Kollektorgebiet 8c ist zwischen der Puffersilizium schicht 7 und der Epitaxieschicht 2 gebildet. Auf einer Oberfläche der Epitaxieschicht 2 sind ein mit dem vergrabe nen Kollektorgebiet 8c zusammenhängendes Kollektorgebiet 8d, ein Basisgebiet 8b und ein Emittergebiet 8a gebildet.

Ein Oxidfilm 3 ist derart gebildet, daß er die Oberfläche der Epitaxieschicht 2 bedeckt. In dem Oxidfilm 3 sind Kon taktlöcher gebildet, die die Oberflächen des Kollektorge biets 8d, des Basisgebiets 8b und des Emittergebiets 8a er reichen, und innerhalb der Kontaktlöcher und auf dem Oxid film 3 sind eine Emitterelektrode 9a, eine Basiselektrode 9b und eine Kollektorelektrode 9c gebildet. Ein Oxidfilm 5 ist derart gebildet, daß er die Emitterelektrode 9a, die Basis elektrode 9b und die Kollektorelektrode 9c bedeckt. Auf der Rückseitenoberfläche des Siliziumsubstrats mit großem spe zifischen Widerstand 1 ist eine Rückseitenoberflächen-Me tallschicht 6 gebildet, um zur Zeit des Zusammenbauens eine Verwendung von Lot zu erlauben. Vorzugsweise besteht die Rückseitenoberflächen-Metallschicht 6 aus einer Goldlegie rung oder dergleichen.

Wenn ein Bipolartransistor gebildet wird, dann wird das ver grabene Kollektorgebiet 8c normalerweise zum Beispiel durch eine Ionenimplantation vor dem Bilden der Epitaxieschicht 2 gebildet. Wenn jedoch, wie bei der zweiten Ausführungsform, das Siliziumsubstrat mit großem spezifischen Widerstand 1 verwendet wird, dann breitet sich aus einer Verbindung des vergrabenen Kollektorgebiets 8c und dem Siliziumsubstrat mit großem spezifischen Widerstand 1 in das Siliziumsubstrat mit großem spezifischen Widerstand 1 leicht eine Verarmungs schicht aus. Dies kann die Standhaltespannung zwischen be nachbarten vergrabenen Kollektorgebieten 8c verkleinern.

Um ein derartiges Ausbreiten der Verarmungsschicht zu unter drücken, ist die Puffersiliziumschicht 7 derart gebildet, daß sie Seiten- und Bodenabschnitte des vergrabenen Kollek torgebiets 8c umgibt. Der spezifische Widerstand der Puffer siliziumschicht 7 kann ebensogroß wie oder kleiner als der jenige der Epitaxieschicht 2 sein. Durch Vorsehen der vor stehend beschriebenen Puffersiliziumschicht 7 wird das Aus breiten der Verarmungsschicht wirksam unterdrückt und kann der parasitäre Widerstand der Einrichtung verkleinert wer den.

Vorzugsweise ist die Dicke der Puffersiliziumschicht 7 etwa 4-5 µm. Durch Dünnmachen der Puffersiliziumschicht 7, wie vorstehend beschrieben, können die Übertragungsverluste von HF-Signalen auch verkleinert werden. Ein Verfahren zum Bil den der Puffersiliziumschicht 7 enthält zum Beispiel ein eine Ionenimplantation und eine Diffusion verwendendes Bil dungsverfahren und ein Epitaxiewachstumsverfahren. Die Dif fusionstiefe X des vergrabenen Kollektorgebiets 8c ist etwa einige µm (1-2 µm).

Die dritte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3-10 wird nun eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht der dritten Ausführungs form der HF-Schaltungseinrichtung der vorliegenden Erfin dung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird bei der dritten Ausfüh rungsform auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 eine Puffersilizium schicht 7a selektiv gebildet. Insbesondere wird in der Nähe von Seiten- und Bodenabschnitten eines vergrabenen Kollek torgebiets 8c die Puffersiliziumschicht 7a selektiv gebil det. Von dieser Struktur abgesehen, ist die vorliegende Aus führungsform der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungs form ähnlich. Durch das selektive Bilden der Puffersilizium schicht 7a, wie vorstehend beschrieben, kann ein Gebiet zum Bilden der Puffersiliziumschicht 7a verkleinert werden. Dies kann im Vergleich zur zweiten Ausführungsform die Übertra gungsverluste von HF-Signalen weiter verkleinern.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4-10 wird nun ein Verfahren zum Bilden der Puffersiliziumschicht 7a beschrieben. Die Fig. 4-10 sind Querschnittsansichten, die einen ersten bis siebenten Schritt eines Prozesses zum Bilden der in Fig. 3 gezeigten Puffersiliziumschicht 7a darstellen.

Zunächst wird auf Fig. 4 Bezug genommen, wobei auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats mit großem spezifi schen Widerstand 1 ein Oxidfilm 16 gebildet wird und auf den Oxidfilm 16 ein Photoresist 17 aufgebracht wird. Dann wird unter Verwendung der Photolithographie der Photoresist 17 strukturiert, so daß jene Oberfläche des Oxidfilms 16, die auf einem Bildungsgebiet des vergrabenen Kollektorgebiets 8c angeordnet ist, aufgedeckt wird.

Dann wird der Photoresist 17 als Maske verwendet und der Siliziumoxidfilm 16 geätzt. Dies deckt die Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 selektiv auf. Dann wird der Photoresist 17 entfernt.

Nun wird auf Fig. 6 Bezug genommen, wobei der Oxidfilm 16 als Maske verwendet wird und in die Hauptoberfläche des Si liziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 vorbe stimmte Störstellen implantiert werden. Wenn zum Beispiel in der Epitaxieschicht 2 ein npn-Bipolartransistor gebildet wird, dann werden p-Typ-Störstellen wie beispielsweise Bor (B) implantiert. Die Puffersiliziumschicht 7a ist somit ge bildet.

Dann wird an der in Fig. 6 gezeigten Puffersiliziumschicht 7a eine Wärmebehandlung ausgeführt. Dies breitet die Puffer siliziumschicht 7a längs der Hauptoberfläche des Silizium substrats mit großem spezifischen Widerstand 1 aus, wie in Fig. 7 gezeigt. Im Ergebnis wird der Überlappungsbetrag des Oxidfilms 16 und der Puffersiliziumschicht 7a zunehmen.

Nach der vorstehend beschriebenen Wärmebehandlung an der Puffersiliziumschicht 7a wird dann unter Bezugnahme auf Fig. 8 der Oxidfilm 16 wieder als Maske verwendet und werden in die Oberfläche der Puffersiliziumschicht 7a vorbestimmte Störstellen implantiert. Dies bildet ein Störstellengebiet 8c'. Die in das Störstellengebiet 8c' eingeführten Störstel len sind Störstellen zum Bilden eines vergrabenen Kollektor gebiets 8c, und wenn ein npn-Bipolartransistor gebildet wird, dann werden n-Typ-Störstellen wie beispielsweise Anti mon gewählt. Der Oxidfilm 16 wird dann entfernt. Dieser Zu stand ist in Fig. 9 dargestellt.

Es wird nun auf Fig. 10 Bezug genommen, wobei auf der Hauptoberfläche des in Fig. 9 gezeigten Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 eine Epitaxieschicht 2 gebildet wird. Dies erlaubt es, die Puffersiliziumschicht 7a und das vergrabene Kollektorgebiet 8c in einer selbstausge richteten Art und Weise zu bilden.

Da die Puffersiliziumschicht 7a so behandelt worden ist, daß sie sich in der zur Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 parallelen Richtung ausbreitet, wie in Fig. 7 gezeigt, ist es gesichert, daß innerhalb der Puffersiliziumschicht 7a das vergrabene Kol lektorgebiet 8c gebildet wird. Dies sichert fast, daß eine Verschlechterung der Standhaltespannung zwischen benachbar ten vergrabenen Kollektorgebieten 8c verhindert werden kann.

Durch Verwenden der vorstehend beschriebenen Art des Heran gehens kann ferner nicht nur die Puffersiliziumschicht 7a genau gebildet werden, sondern es wird im Vergleich zu dem Fall, in dem die Puffersiliziumschicht 7a durch das Epi taxiewachstumsverfahren gebildet wird, auch nur eine Epi taxieschicht benötigt. Dies kann die Herstellungskosten ver kleinern.

In Fig. 10 besteht der Grund, aus dem sich die Puffersili ziumschicht 7a und das vergrabene Kollektorgebiet nach oben bewegt haben, darin, daß es dazu kommt, daß aufgrund der Wärmebehandlung zur Zeit des Bildens der Epitaxieschicht 2 die Störstellen spontan hochtreiben.

Die vierte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 wird nun eine vierte Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht der vierten Ausführungsform der HF-Schaltungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 ist bei der in dieser Figur gezeigten HF-Schaltungseinrichtung die Dicke t1 eines Sili ziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 auf etwa 50-200 µm verkleinert. Die Dicke wird insbesondere durch Polieren der Rückseitenoberfläche des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 verkleinert. Abgesehen von dieser Struktur, ist die HF-Schaltungseinrichtung der in Fig. 1 gezeigten HF-Schaltungseinrichtung ähnlich.

Für ein für ein bewegbares Telefon verwendetes Signal des 2- GHz-Bandes erreicht aufgrund des Skineffekts eine elektromagnetische Welle eine Tiefe von etwa 100 µm unter der Ober fläche des Substrats 1. Daher ist es bevorzugt, daß die Dicke des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Wider stand 1 höchstens etwa 100 µm ist. Durch das Verkleinern der Dicke des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Wider stand 1, wie vorstehend beschrieben, können die Übertra gungsverluste von HF-Signalen wirksam verkleinert werden.

Es wird berücksichtigt, daß prinzipiell gilt: Je kleiner die Dicke des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Wider stand 1 ist, desto kleiner sind die Übertragungsverluste. Wenn jedoch der Arbeitsprozeß zum Aufnehmen in eine Ver packung berücksichtigt wird, dann wird berücksichtigt, daß die Dicke des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 heute etwa 100 µm erfordert, um die mechanische Festigkeit gegen die Verarbeitung beizubehalten. Da eine Verbesserung des Polierprozesses im Gange ist, wird berück sichtigt, daß in Zukunft eine Dicke von etwa 50 µm verwirk licht werden kann.

Die fünfte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird nun eine fünfte Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht der fünften Ausführungsform der HF-Schaltungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.

Bei der vierten Ausführungsform ist eine Technik beschrieben worden, welche die Dicke des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 durch Polieren der Rückseitenober fläche des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Wider stand 1 verkleinert. Doch unter Bezugnahme auf Fig. 12 kann eine dünne Siliziumschicht einfacher gebildet werden durch Verwenden einer SOI-(Halbleiter-auf-Isolator-)Substrattech nik, die heute praktisch verwendet wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 12 ist auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 eine Siliziumschicht 11 mit einem dazwischenliegenden Oxid film 10 gebildet. Die Dicke t2 der Siliziumschicht 11 ist etwa 2-10 µm. Ein Schaltungselement ist in der Silizium schicht 11 gebildet. Ein Oxidfilm 3 ist derart gebildet, daß er die Siliziumschicht 11 bedeckt, und eine Metallzwischen verbindungsschicht 4 ist auf dem Oxidfilm 3 gebildet. Ein Oxidfilm 5 ist derart gebildet, daß er die Metallzwischen verbindungsschicht 4 bedeckt.

Da bei der vorstehend beschriebenen Anordnung die Dicke der Siliziumschicht 11 verkleinert werden kann, können die Über tragungsverluste von HF-Signalen in der Siliziumschicht 11 verkleinert werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 13-17 wird nun ein Verfah ren zum Herstellen der in Fig. 12 gezeigten HF-Schaltungs einrichtung beschrieben. Die Fig. 13-17 sind Quer schnittsansichten, die einen ersten bis fünften Schritt des Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 12 gezeigten HF- Schaltungseinrichtung darstellen.

Zunächst wird auf Fig. 13 Bezug genommen, wobei beispiels weise unter Verwendung des MCZ-Verfahrens ein Siliziumsub strat mit großem spezifischen Widerstand 1 gebildet wird. Dann wird das Siliziumsubstrat mit großem spezifischen Widerstand 1 in einen Ofen zur Oxydation eingeführt und so wohl auf seiner Hauptoberfläche als auch auf seiner Rücksei tenoberfläche ein Oxidfilm 10 gebildet, wie in Fig. 14 ge zeigt. Vorzugsweise ist die Dicke des Oxidfilms 10 etwa 2-3 µm.

Wie in Fig. 15 gezeigt, wird dann ein Siliziumsubstrat 11a, in dem ein Schaltungselement wie beispielsweise ein aktives Element gebildet ist, mit der Oberfläche des auf der Haupt oberfläche des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 gebildeten Oxidfilms 10 verbunden. Das Verbin den kann ausgeführt werden durch Übereinanderlegen der einen Oberfläche des Siliziumsubstrats 11a, die so poliert ist, daß sie eine als Spiegel ausgebildete Oberfläche aufweist, auf die Oberfläche des Oxidfilms 10 und durch Ausführen einer Wärmebehandlung an ihnen bei etwa 1100°C.

Dann wird durch Polieren der anderen Oberfläche des Sili ziumsubstrats 11a die Dicke des Siliziumsubstrats 11a ver kleinert. Dies bildet eine Siliziumschicht 11. In Fig. 16 ist die Siliziumschicht 11 gezeigt, welche durch Verkleinern der Dicke des Siliziumsubstrats 11a gebildet ist, und es ist bevorzugt, daß die Dicke t2 der Siliziumschicht 11 etwa 2-10 µm ist.

Dann wird, wie in Fig. 17 gezeigt, der auf der Rückseiten oberfläche des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 gebildete Oxidfilm 10 durch Ätzen entfernt. Dann wird in der Siliziumschicht 11 mittels eines typischen Waferprozesses ein Schaltungselement wie beispielsweise ein aktives Element gebildet. Dann wird ein Oxidfilm 3 derart gebildet, daß er die Siliziumschicht 11 bedeckt, und eine Metallzwischenverbindungsschicht 4 wird auf dem Oxidfilm 3 gebildet. Ein Oxidfilm 5 wird derart gebildet, daß er die Metallzwischenverbindungsschicht 4 bedeckt. Nach dem Durch laufen der vorstehend beschriebenen Schritte wird die in Fig. 12 gezeigte HF-Schaltungseinrichtung fertiggestellt sein.

Die sechste Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 18 wird nun eine sechste Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht der sechsten Ausführungsform der HF-Schaltungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 18 ist bei der vorliegenden Aus führungsform der HF-Schaltungseinrichtung die Dicke t3 eines Oxidfilms 10a relativ groß, nämlich etwa 10-30 µm. Dies kann die Übertragungsverluste von HF-Signalen verkleinern. Abge sehen von dieser Struktur, ist die vorliegende Ausführungsform der in Fig. 12 gezeigten HF-Schaltungseinrichtung ähn lich. Wie in Fig. 18 gezeigt, kann die Dicke t3 des Oxid films 10a ebensogroß wie oder größer als die Dicke einer Si liziumschicht 11 sein (etwa 5 µm).

Eine Technik, die den vorstehend beschriebenen relativ dicken Oxidfilm 10a bildet, enthält ein Verfahren, bei dem für Stunden mit hohem Druck oder bei hoher Temperatur eine Oxydation ausgeführt wird, und ein Verfahren, bei dem ein BSG-(Borsilikatglas-)Film dick gemacht wird.

Die siebente Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 19 wird nun eine siebente Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 19 ist eine Querschnittsansicht der siebenten Ausführungsform der HF-Schaltungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der HF-Schaltungseinrichtung sind Anordnungen beschrieben wor den, bei denen durch Verwenden des Siliziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 die Übertragungsverluste verkleinert werden. Um eine HF-Schaltung vorzusehen, wird jedoch eine Substratstruktur benötigt, bei der eine Impe danzanpassung in Rechnung gestellt wird. Eine als Streifen leitung bezeichnete Zwischenverbindungsstruktur wird im allgemeinen als Hochfrequenzleitung verwendet. Bei dieser Zwischenverbindungsstruktur wird die Dicke eines Dielek trikums geeignet bestimmt, wobei die Impedanz des unter einer Metallzwischenverbindungsschicht angeordneten Dielek trikums berücksichtigt und auf einer unteren Oberfläche des dielektrischen Films eine Metallschicht gebildet wird. Durch Optimieren des Materials und der Dicke des dielektrischen Films wird eine in der HF-Schaltung verwendete Impedanz von 50 Ω verwirklicht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 19 ist auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats 11b eine Puffermetallschicht 13b mit einem dazwischenliegenden Oxidfilm 14b gebildet. Eine Ab schirmmetallschicht 12 ist auf der Puffermetallschicht 13b gebildet. Eine Puffermetallschicht 13a ist ferner auf der Abschirmmetallschicht 12 gebildet, und eine Siliziumschicht 11 ist auf der Puffermetallschicht 13a mit einem dazwischen liegenden Oxidfilm 14a gebildet. Ein Oxidfilm 3 ist auf der Siliziumschicht 11 und eine Metallzwischenverbindungsschicht 4 ist auf dem Oxidfilm 3 gebildet. Ein Oxidfilm 5 ist derart gebildet, daß er die Metallzwischenverbindungsschicht 4 be deckt.

Ein Schaltungselement wie beispielsweise ein aktives Element ist in der Siliziumschicht 11 gebildet. Die Abschirmmetall schicht 12 hat die Aufgabe, eine elektrische Kraftlinie aus dem in der Siliziumschicht 11 gebildeten aktiven Element ab zuschirmen. Die Puffermetallschichten 13a, 13b sind zum Ver binden der Abschirmmetallschicht 12 und der Oxidfilme 14a, 14b vorgesehen. Da durch die vorstehend beschriebene Ab schirmmetallschicht 12 die elektrische Kraftlinie aus dem aktiven Element abgeschirmt werden kann, kann als Silizium substrat 11b ein sich von dem Siliziumsubstrat mit großem spezifischen Widerstand unterscheidendes typisches Silizium substrat verwendet werden.

Nun wird die Abschirmmetallschicht 12 detailliert beschrie ben. Die Abschirmmetallschicht 12 wird benötigt, um einen kleinen Widerstand und eine Wärmewiderstandseigenschaft zu haben. Da die Abschirmmetallschicht 12 einen kleinen Wider stand hat, kann die elektrische Kraftlinie begrenzt werden, während Übertragungsverluste fast nicht verursacht werden. Da ferner die Abschirmmetallschicht 12 eine sehr gute Wärme widerstandseigenschaft hat, kann sie die Wärmebehandlung des Waferprozesses aushalten. Unter Berücksichtigung des vorste henden ist es bevorzugt, daß für die Abschirmmetallschicht 12 ein im allgemeinen als schwer schmelzbares Metall be zeichnetes Metall verwendet wird. Insbesondere enthält das Beispiel Nickel (Raumleitungswiderstand = 6,9 Ω), Wolfram (5,48 Ω) und Molybdän (4,77 Ω).

Unter Bezugnahme auf Fig. 20 wird nun eine Modifikation der in Fig. 19 gezeigten siebenten Ausführungsform beschrieben. Fig. 20 ist eine Querschnittsansicht der Modifikation der vorstehend beschriebenen siebenten Ausführungsform der HF- Schaltungseinrichtung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 20 werden bei der vorliegenden Modifikation die Oxidfilme 14a, 14b nicht gebildet. Abgese hen von dieser Struktur, ist die HF-Schaltungseinrichtung der vorliegenden Modifikation der in Fig. 19 gezeigten HF- Schaltungseinrichtung ähnlich. Die Puffermetallschichten 13a, 13b sind zum Verbinden der Oxidfilme 14a, 14b und der Abschirmmetallschicht 12 vorgesehen worden. Das Siliziumsub strat 11b oder die Siliziumschicht 11 und die Abschirmme tallschicht 12 können jedoch ohne die dazwischenliegenden Oxidfilme 14a, 14b direkt verbunden sein. Dies kann den Her stellungsprozeß vereinfachen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 21-25 wird nun ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 20 gezeigten HF-Schaltungseinrichtung beschrieben. Die Fig. 21-25 sind Querschnittsansichten, die einen ersten bis fünften Schritt eines Beispiels eines Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 20 gezeigten HF-Schaltungseinrichtung darstellen.

Zunächst wird auf Fig. 21A Bezug genommen, wobei auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats 11b beispielsweise durch Verwenden einer Vakuumverdampfung eine z. B. aus Chrom bestehende Puffermetallschicht 13b gebildet wird. Anderer seits wird, wie in Fig. 21B gezeigt, auf einer Rückseiten oberfläche eines Siliziumsubstrats 11a zum Bilden einer Si liziumschicht 11 eine Puffersiliziumschicht 13a ähnlich ge bildet.

Nun wird auf Fig. 22A Bezug genommen, wobei auf der Ober fläche der Puffermetallschicht 13b eine Abschirmmetall schicht 12 gebildet wird. Wie in Fig. 22B gezeigt, wird auch auf einer Oberfläche der Puffermetallschicht 13a eine Abschirmmetallschicht 12 gebildet.

Dann werden, wie in Fig. 23 dargestellt, die auf dem Sili ziumsubstrat 11b gebildete Abschirmmetallschicht 12 und die auf der Rückseitenoberfläche des Siliziumsubstrats 11a ge bildete Abschirmmetallschicht 12 übereinandergelegt. Dann werden durch eine Wärmebehandlung die Abschirmmetallschich ten 12 verbunden. Somit wird ein Paar von in Fig. 22 ge zeigten Abschirmmetallschichten 12 zusammengefügt.

Wenn in diesem Falle als Material der Abschirmmetallschicht 12 Wolfram oder Molybdän verwendet wird, dann wird auf der obersten Seite von wenigstens der einen der in den Fig. 22A und 22B gezeigten Abschirmmetallschichten 12 eine bei spielsweise aus Nickel oder Platin bestehende Metallschicht (nicht dargestellt) vorzugsweise gebildet. Die aus Nickel oder Platin bestehende Metallschicht reagiert bei der Tempe ratur der Wärmebehandlung des Waferprozesses oder einer höheren Temperatur und ist aus einem Material mit kubisch flächenzentrierter Struktur gebildet. Ferner ist es bevor zugt, daß die aus Nickel oder Platin bestehende Metall schicht so gebildet wird, daß sie eine Dicke von etwa 1 µm hat.

Nachdem die Abschirmmetallschicht 12 gebildet ist, wie vor stehend beschrieben, wird vorzugsweise die Dicke des Sili ziumsubstrats 11a verkleinert. Dies bildet eine Silizium schicht 11, wie in Fig. 24 gezeigt. Dann wird in der Sili ziumschicht 11 ein Schaltungselement wie beispielsweise ein aktives Element gebildet und wird ein Oxidfilm 3 derart ge bildet, daß er die Siliziumschicht 11 bedeckt. Dann wird auf dem Oxidfilm 3 eine Metallzwischenverbindungsschicht 4 ge bildet und wird ein Oxidfilm 5 derart gebildet, daß er die Metallzwischenverbindungsschicht 4 bedeckt. Nach dem Durch laufen des vorstehenden Prozesses wird die in Fig. 20 ge zeigte HF-Schaltungseinrichtung fertiggestellt sein.

Beim Herstellen der in Fig. 19 gezeigten HF-Schaltungsein richtung sind die Oxidfilme 14a, 14b nur dazu erforderlich, um sie vor dem Bilden der Puffermetallschichten 13a, 13b bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren zu bil den. Ferner kann bei der in Fig. 19 gezeigten HF-Schal tungseinrichtung durch Verkleinern der Dicke der Silizium schicht 11 auf etwa mehrere µm und durch Vergrößern der Dicke des Oxidfilms 14a auf etwa 10-30 µm ein Impedanzwert von 50 Ω erreicht werden. Im Ergebnis ist die Dicke der Si liziumschicht 11 beträchtlich kleiner als diejenige des Si liziumsubstrats 11b und ist die Dicke des Oxidfilms 14a ebensogroß wie oder größer als die der Siliziumschicht 11. Für eine Technik zum Vergrößern der Dicke des Oxidfilms 14a kann eine Technik verwendet werden, welche der bei der sechsten Ausführungsform beschriebenen Technik ähnlich ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 26-29 wird nun ein anderes Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der in Fig. 20 ge zeigten HF-Schaltungseinrichtung beschrieben. Die Fig. 26-29 sind Querschnittsansichten, die einen ersten bis vier ten Schritt des anderen Beispiels des Verfahrens zum Her stellen der in Fig. 20 gezeigten HF-Schaltungseinrichtung darstellen.

Zunächst wird auf Fig. 26 Bezug genommen, wobei auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats 11a mittels eines Waferprozesses ein Schaltungselement wie beispielsweise ein aktives Element gebildet wird. Ferner wird ein Oxidfilm 3 gebildet, derart daß er die Hauptoberfläche des Siliziumsub strats 11a bedeckt, und auf dem Oxidfilm 3 wird eine Metall zwischenverbindungsschicht 4 gebildet. Dann wird ein Oxid film 5 derart gebildet, daß er die Metallzwischenverbin dungsschicht 4 bedeckt.

Dann wird unter Bezugnahme auf Fig. 27A die Rückseitenober fläche des Siliziumsubstrats 11a poliert. Dies bildet eine Siliziumschicht 11. Vorzugsweise ist die Dicke t4 der Sili ziumschicht 11 etwa mehrere zehn µm. Da jedoch zwischen der Siliziumschicht 11 und einer unter ihr gebildeten Metall schicht eine HF-Schaltung zu bilden ist, wird die Dicke t4 der Siliziumschicht 11 so gewählt, daß die Gesamtdielektri zitätskonstante in Rechnung gestellt ist. Dann wird auf der Rückseitenoberfläche der Siliziumschicht 11 eine Pufferme tallschicht 13a gebildet. Ferner wird, wie in Fig. 27B ge zeigt, auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats 11b eine Puffermetallschicht 13b gebildet.

Es wird nun auf Fig. 28A Bezug genommen, wobei auf der Oberfläche der Puffermetallschicht 13a eine Abschirmmetall schicht 12 gebildet wird. Wie in Fig. 28B gezeigt, wird auch auf der Oberfläche der Puffermetallschicht 13b eine Ab schirmmetallschicht 12 gebildet. Dann werden das Silizium substrat 11b und die Siliziumschicht 11 übereinandergelegt. Dann wird durch Verbinden der Abschirmmetallschichten 12 die in Fig. 20 gezeigte HF-Schaltungseinrichtung gebildet.

Da bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren ein Wafer verwendet wird, auf dem ein Schaltungselement wie beispielsweise ein aktives Element schon gebildet worden ist, ist auf der Siliziumschicht 11 schon eine Aluminium zwischenverbindungsschicht gebildet worden. Folglich müssen die Abschirmmetallschichten 12 bei einer niedrigen Tempera tur verbunden werden, welche die vorstehend beschriebene. Aluminiumzwischenverbindungsschicht nicht beeinflussen wird. Insbesondere sollte das Verbinden bei einer Temperatur von etwa 400-500°C oder kleiner ausgeführt werden. Für die Ab schirmmetallschicht 12 ist es in diesem Fall erforderlich, ein Metall mit einer kleinen Schmelztemperatur, wie bei spielsweise Gold und Silber, zu verwenden.

Ein eutektisches Metall mit einer kleinen Schmelztemperatur kann zur Zeit des Verbindens durch Verwenden von Gold für die Abschirmmetallschicht 12 in Fig. 28A und Verwenden von Gold und Zinn für die obersten und die darunterliegenden Schichten der Abschirmmetallschicht 12 in Fig. 28B gebildet werden (nicht dargestellt). Dies ermöglicht ein fast fehlerfreies Verbinden. Zu dieser Zeit kann dadurch, daß das Zinn dünner als das Gold gemacht wird, die Schmelztemperatur der Abschirmmetallschicht 12 nach der Reaktion größer als die eutektische Temperatur gemacht werden. Dies ermöglicht die Erzeugung einer HF-Schaltungseinrichtung, die infolge eines Erwärmens bei dem folgenden Zusammenbauprozeß (wie beispiels weise beim Preßformverbinden) nicht auseinandergehen wird.

Ferner kann in Fig. 28B die Bildung der Puffermetallschicht 13b weggelassen werden. In diesem Fall wird direkt auf dem Siliziumsubstrat 11b eine beispielsweise aus Aluminium oder Gold bestehende Metallschicht gebildet. Dies verursacht, daß das Aluminium oder das Gold mit dem Silizium reagiert und eine Legierungsschicht mit einer kleinen Schmelztemperatur gebildet wird. Andererseits wird für die Abschirmmetall schicht 12 der Fig. 28a Aluminium oder Gold verwendet und auf der Puffermetallschicht 13a gebildet. Somit kann durch einen einfachem Prozeß eine HF-Schaltungseinrichtung herge stellt werden, welche die Leistungsfähigkeitsverschlechterung des aktiven Elementes nicht nach sich zieht und Fehler wie beispielsweise eine Trennung nicht aufweist.

Die achte Ausführungsform als Beispiel

Unter Bezugnahme auf Fig. 30 wird nun eine achte Ausfüh rungsform als Beispiel einer HF-Schaltungseinrichtung be schrieben. Fig. 30 ist eine Querschnittsansicht der HF- Schaltungseinrichtung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 30 ist direkt auf einer Hauptober fläche eines Stützsubstrats 15, das aus einem Isolator wie beispielsweise Quarz besteht, eine Siliziumschicht 11 gebil det. Ferner ist ein Oxidfilm 3 derart gebildet, daß er die Siliziumschicht 11 bedeckt, und eine Metallzwischenverbin dungsschicht 4 ist auf dem Oxidfilm 3 gebildet. Ferner ist ein Oxidfilm 5 gebildet, derart, daß er die Metallzwischen verbindungsschicht 4 bedeckt. Andererseits ist auf einer Rückseitenoberfläche des Stützsubstrats 15 eine Rück seitenoberflächen-Metallschicht 6 gebildet.

Bei der vorstehend beschriebenen Struktur sind die Übertra gungsverluste von HF-Signalen fast vermieden, da als Stütz substrat 15 ein Isolator wie beispielsweise Quarz verwendet wird. Ferner reichen als Dicke der Siliziumschicht 11 etwa 2-10 µm aus. Da ferner das Stützsubstrat 15 aus einem Iso lator besteht, kann direkt auf der Hauptoberfläche des Stützsubstrats 15 die Siliziumschicht 11 gebildet werden.

Für ein Verfahren zum Herstellen der achten Ausführungsform der HF-Schaltungseinrichtung kann ein Verfahren verwendet werden, das dem Verfahren zum Herstellen der fünften Ausfüh rungsform der HF-Schaltungseinrichtung ähnlich ist. Insbe sondere kann die in Fig. 30 gezeigte HF-Schaltungseinrich tung ohne Bilden des Oxidfilms 10 und durch Ersetzen des Si liziumsubstrats mit großem spezifischen Widerstand 1 durch das Stützsubstrat 15 bei dem Verfahren zum Herstellen der in den Fig. 13-17 gezeigten fünften Ausführungsform gebildet werden.

Die neunte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 31 wird nun eine neunte Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 31 ist eine Querschnittsansicht der neunten Ausführungsform der HF-Schaltungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 31 ist bei der vorliegenden Aus führungsform der HF-Schaltungseinrichtung auf einer Haupt oberfläche eines Quarzwafers 15a eine Siliziumschicht 11 ge bildet und ist auf einer Rückseitenoberfläche des Quarz wafers 15a ein Siliziumsubstrat 11b gebildet. Abgesehen von dieser Struktur, ist die vorliegende Ausführungsform der in Fig. 30 gezeigten HF-Schaltungseinrichtung ähnlich.

Bei den meisten Waferprozeßeinrichtungen wird eine Ausrich tung ausgeführt durch Bestrahlen der Rückseitenoberfläche des Substrats mit Licht. Daher wird berücksichtigt, daß es schwer sein könnte, eine Stelle zur Ausrichtung innerhalb einer Waferprozeßeinrichtung zu ermitteln, wenn ein Quarz wafer verwendet wird. In diesem Fall kann durch Versehen der Rückseitenoberfläche des Quarzwafers 15a mit einem Silizium substrat 11b die Stelle genauer ermittelt werden.

Ferner kann der Unterschied zwischen dem thermischen Aus dehnungskoeffizienten des Quarzes und demjenigen des Sili ziums ein Verziehen des Quarzwafers 15a verursachen. Um das zu verhindern, sind auf der Haupt- und der Rückseitenober fläche des Quarzwafers 15a entsprechend die Siliziumschicht 11 und das Siliziumsubstrat 11b gebildet, wodurch das Ver ziehen des Quarzwafers 15a vermieden wird. Vorzugsweise ist die Dicke des Siliziumsubstrats 11b wenigstens die Dicke der Siliziumschicht 11.

Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt worden ist, ist es selbstverständlich, daß die selbe nur veranschaulichend und beispielhaft ist und keiner Beschränkung unterliegt, wobei der Inhalt und der Bereich der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten An sprüche beschränkt sind.

Claims

1. Hochfrequenz-Schaltungseinrichtung, welche umfaßt:
ein Siliziumsubstrat (1) mit einer Hauptoberfläche und mit einem spezifischen Widerstand von wenigstens 100 Ωcm,
eine Isolierschicht (3), die derart gebildet ist, daß sie die Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (1) bedeckt, und
eine Metallzwischenverbindungsschicht (4), die auf der Isolier schicht (3) gebildet ist,
gekennzeichnet durch
eine auf der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (1) gebildete Epitaxieschicht (2) zum Bilden eines Schaltungselements und eine Siliziumschicht (7), die einen spezifischen Widerstand aufweist, der kleiner oder gleich dem der Epitaxieschicht (2) ist, und die zwischen der Epitaxieschicht (2) und dem Siliziumsubstrat (1) gebildet ist.

2. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der spe zifische Widerstand des Siliziumsubstrats (1) wenigstens 500 Ωcm ist.

3. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Dicke des Siliziumsubstrats (1) etwa 50-200 µm ist.

4. Hochfrequenz-Schaltungseinrichtung, welche umfaßt:
ein Siliziumsubstrat (1) mit einer Hauptoberfläche und mit einem spezifischen Widerstand von wenigstens 100 Ωcm,
eine erste Isolierschicht (3), die derart gebildet ist, daß sie die Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (1) bedeckt, und
eine Metallzwischenverbindungsschicht (4), die auf der ersten Isolierschicht (3) gebildet ist, gekennzeichnet durch
eine auf der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrates (1) gebilde te Siliziumschicht (11) mit einer dazwischenliegenden vergrabe nen zweiten Isolierschicht (10), wobei
die erste Isolierschicht (3) derart gebildet ist, daß sie die Siliziumschicht (11) bedeckt.

5. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Dicke der vergrabenen Isolierschicht (10) etwa 5-30 µm ist.

6. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher die Dicke der Siliziumschicht (11) etwa 2-10 µm ist.

7. Hochfrequenz-Schaltungseinrichtung, welche umfaßt:
ein Siliziumsubstrat (11b) mit einer Hauptoberfläche,
eine auf der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (11b) gebil dete Siliziumschicht (11) mit einer dazwischenliegenden Ab schirmmetallschicht (12),
eine Isolierschicht (3), die derart gebildet ist, daß sie die Siliziumschicht (11) bedeckt, und
eine Metallzwischenverbindungsschicht (4), die auf der Isolier schicht (3) gebildet ist.

8. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Sili ziumschicht (11) dünner als das Siliziumsubstrat (11b) ist.

9. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei welcher
zwischen der Abschirmmetallschicht (12) und der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (11b) eine erste Puffermetallschicht (13b) gebildet ist und
zwischen der Abschirmmetallschicht (12) und der Siliziumschicht (11) eine zweite Puffermetallschicht (13a) gebildet ist.

10. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 9, bei welcher zwischen der ersten Puffermetallschicht (13b) und der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (11b) eine erste vergrabene Isolierschicht (14b) gebildet ist und zwischen der zweiten Puffermetallschicht (13a) und der Silizium schicht (11) eine zweite vergrabene Isolierschicht (14a) gebil det ist.

11. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Dic ke der zweiten vergrabenen Isolierschicht (14a) wenigstens die jenige der Siliziumschicht (11) ist.

12. Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei welcher die Abschirmmetallschicht (12) aus einem Metall mit einer großen Schmelztemperatur besteht.

13. Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei welcher die Abschirmmetallschicht (12) aus einem Material mit einer Schmelztemperatur von höchstens etwa 500°C besteht.

14. Hochfrequenz-Schaltungseinrichtung, welche umfaßt:
ein Substrat (15a), das eine Hauptoberfläche aufweist und aus einem Isolator besteht,
eine Siliziumschicht (11), die auf der Hauptoberfläche des Sub strats (15a) gebildet ist,
eine Isolierschicht (3), die derart gebildet ist, daß sie die Siliziumschicht (11) bedeckt, und
eine Metallzwischenverbindungsschicht (4), die auf der Isolier schicht (3) gebildet ist,
gekennzeichnet durch
eine auf einer Rückseitenoberfläche des Substrats (15a) gebilde te Rückseitenoberflächen-Siliziumschicht (11b).

15. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die Dic ke der Rückseitenoberflächen-Siliziumschicht (11b) wenigstens diejenige der Siliziumschicht (11) ist.

16. Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-Schaltungs einrichtung, welches die Schritte umfaßt:
einen Schritt zum Bilden einer ersten und einer zweiten Isolier schicht (10, 10) entsprechend auf einer Hauptoberfläche und einer Rückseitenoberfläche eines ersten Siliziumsubstrats (1) mit einem spezifischen Widerstand von wenigstens 1000 Ωcm,
einen Schritt zum Verbinden der auf der Hauptoberfläche des er sten Siliziumsubstrats (1) gebildeten ersten Isolierschicht (10) und eines zweiten Siliziumsubstrats (11a),
einen Schritt zum Bilden einer Siliziumschicht (11) auf der er sten Isolierschicht (10) durch Verkleinern der Dicke des zweiten Siliziumsubstrats (11a),
einen Schritt zum Bilden eines Schaltungselements in der Sili ziumschicht (11) nach einem Entfernen der auf der Rücksei tenoberfläche des ersten Siliziumsubstrats (1) gebildeten zwei ten Isolierschicht (10),
einen Schritt zum Bilden einer Isolierschicht (3) derart, daß sie die Siliziumschicht (11) bedeckt, und
einen Schritt zum Bilden einer Metallzwischenverbindungsschicht (4) auf der Isolierschicht (3).

17. Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-Schaltungs einrichtung, welches die Schritte umfaßt:
einen Schritt zum selektiven Bilden einer Maskenschicht (16) auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats (1) mit einem spe zifischen Widerstand von wenigstens 100 Ωcm,
einen Schritt zum selektiven Bilden einer Puffersiliziumschicht (7a) auf der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (1) durch Verwenden der Maskenschicht (16) als Maske und selektives Ein führen und Diffundieren von Störstellen eines ersten Lei tungstyps in die Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (1),
einen Schritt zum Ausbreiten der Puffersiliziumschicht (7a) längs der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (1) durch eine Wärmebehandlung an der Puffersiliziumschicht (7a),
einen Schritt zum Einführen von Störstellen eines zweiten Lei tungstyps in eine Oberfläche der Puffersiliziumschicht (7a) durch Verwenden der Maskenschicht (16) als Maske,
einen Schritt zum Bilden einer vergrabenen Kollektorschicht (8c) in der Puffersiliziumschicht (7a) durch Bilden einer Epitaxie schicht (2) auf der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats (1), nachdem die Maskenschicht (16) entfernt ist,
einen Schritt zum Bilden eines Schaltungselements in der Epita xieschicht (2),
einen Schritt zum Bilden einer Isolierschicht (3) derart, daß sie die Epitaxieschicht (2) bedeckt, und
einen Schritt zum Bilden einer Metallzwischenverbindungsschicht (9a, 9b, 9c) auf der Isolierschicht (3).

18. Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-Schaltungs einrichtung, welches die Schritte umfaßt:
einen Schritt zum Bilden einer ersten Puffermetallschicht (13b) auf einer Hauptoberfläche eines ersten Siliziumsubstrats (11b),
einen Schritt zum Bilden einer ersten Abschirmmetallschicht (12) auf der ersten Puffermetallschicht (13b),
einen Schritt zum Bilden einer zweiten Puffermetallschicht (13a) auf einer Hauptoberfläche eines zweiten Siliziumsubstrats (11a),
einen Schritt zum Bilden einer zweiten Abschirmmetallschicht (12) auf der zweiten Puffermetallschicht (13a),
einen Schritt zum Miteinanderverbinden des ersten und des zwei ten Siliziumsubstrats (11b, 11a) durch Zusammenfügen der ersten und der zweiten Abschirmmetallschicht (12, 12),
einen Schritt zum Bilden eines Schaltungselements in dem zweiten Siliziumsubstrat (11a),
einen Schritt zum Bilden einer Isolierschicht (3) derart, daß sie eine Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrats (11a) bedeckt, und
einen Schritt zum Bilden einer Metallzwischenverbindungsschicht (4) auf der Isolierschicht (3).

19. Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-Schaltungs einrichtung, welches die Schritte umfaßt:
einen Schritt zum Bilden einer Isolierschicht (3) derart, daß sie eine Hauptoberfläche eines ersten Siliziumsubstrats (11a) bedeckt, auf dem ein Schaltungselement gebildet ist,
einen Schritt zum Bilden einer Metallzwischenverbindungsschicht (4) auf der Isolierschicht (3),
einen Schritt des Verkleinerns der Dicke des ersten Siliziumsub strats (11a) auf seiner Rückseitenoberfläche,
einen Schritt zum Bilden einer ersten Puffermetallschicht (13a) auf der Rückseitenoberfläche des ersten Siliziumsubstrates (11a),
einen Schritt zum Bilden einer ersten Abschirmmetallschicht (12) auf der ersten Puffermetallschicht (13a),
einen Schritt zum Bilden einer zweiten Puffermetallschicht (13b) auf einer Hauptoberfläche eines zweiten Siliziumsubstrats (11b),
einen Schritt zum Bilden einer zweiten Abschirmmetallschicht (12) auf der zweiten Puffermetallschicht (13b) und
einen Schritt zum Miteinanderverbinden des zweiten Siliziumsub strats (11b) und des ersten Siliziumsubstrats (11a) durch Zusam menfügen der ersten und der zweiten Abschirmmetallschicht (12, 12).