[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201310682785.0
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103633046A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 張乃千;裴風麗
• 申請（專利權）人: 蘇州能訊高能半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/485
• 分類號: H01L23/485;H01L23/488;H01L21/60
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種具有通孔結構的半導體器件及其制造方法。

背景技術

氮化鎵半導體材料具有禁帶寬度大、電子飽和漂移速率高、擊穿場強高、耐高溫等顯著優點，與第一代半導體硅和第二代半導體砷化鎵相比，更適合于制作高溫、高壓、高頻和大功率的電子器件，具有廣闊的應用前景，因此成為目前半導體行業研究的熱點。

氮化鎵高電子遷移率晶體管（HEMT）是利用AlGaN/GaN異質結處的二維電子氣形成的一種氮化鎵器件，可以應用于高頻、高壓和大功率的領域。由于二維電子氣具有較高的遷移率和飽和漂移速率，通常利用二維電子氣溝道常開的特性來制作耗盡型的氮化鎵HEMT器件，適用于無線通信等高頻應用領域。在進行氮化鎵器件的封裝工藝時，為了提高器件增益，減小接地電感，

通常采用通孔結構。這種結構一般是通過刻蝕的方式從襯底背面引入通孔（襯底背面接地），該通孔貫穿襯底和氮化物半導體外延層，直至源極，然后用金屬填充通孔，從而將源極和接地的襯底背面相連，以減少源極到地的電感。

目前氮化鎵器件的通孔的位置分布主要有兩種形式，示意圖參見圖1(a)和圖1(b)，例如：美國CREE公司采用了圖1(a)的形式，美國TriQuint公司采用了圖1(b)的形式。

在示意圖1(a)中，有源區5內的源極1和漏極21為歐姆接觸電極，有源區5外的漏極22為歐姆接觸漏極21的互聯金屬，柵極3在源極1和漏極21間呈叉指狀分布，通孔4在有源區5內的每個源極1中，每個源極1的面積大于與之相對的漏極21的面積。該通孔的位置分布優點是每個有源區內的源極可以通過通孔直接接地，減小了有源區內的源極到地的距離，從而減小了接地電感，并且每個源極的接地電感是相同的；該通孔的位置分布不足之處有如下幾點：首先，將通孔放在有源區的源極上，通孔的大小受限。小的通孔一方面增加了接地電感，另一方面增加了制作工藝難度。其次，器件的散熱較差。一方面，有源區面積一定時，為了增大通孔的直徑，需要增大每個源極1的面積，這會導致源極1的面積大，漏極21的面積小，歐姆接觸電極的分布不均勻，從而影響了器件的散熱；另一方面，有源區5內的源極1中形成通孔后，由于通孔是中空的，影響了器件的散熱。第三，源極1為歐姆接觸，歐姆接觸的金屬不適合做刻蝕阻擋層。用歐姆接觸的源極1來作為刻蝕阻擋層，會損害歐姆電極的接觸性能，也會影響刻蝕的阻擋效果。

在示意圖1(b)中，有源區5內的源極11和漏極21為歐姆接觸電極，有源區5外的漏極22為歐姆接觸漏極21的互聯金屬，柵極3在源極11和漏極21間呈叉指狀分布，有源區5外的源極互聯12和源極焊盤13為源極11的互聯金屬，幾個源極11通過相應的源極互聯12連接至同一個源極焊盤13，源極焊盤13對稱分布在柵極3兩側，通孔4分布在每個源極焊盤13中。該通孔的位置分布避免了圖1(a)中的把通孔放在有源區的源極上的缺點，把通孔放在了有源區外，通孔的大小不受限制，器件的散熱不受影響，刻蝕阻擋層的選擇比較靈活，但是也存在缺點，有如下幾點：首先，增大了有源區內的源極到地的距離，及增大了源極的接地電感；其次，源極互聯12必須跨過柵極，而跨過柵極時需要使用空氣橋，一方面空氣橋的存在會使器件結構更加復雜，增大工藝的難度，另一方面在器件封裝工藝過程中，空氣橋非常容易被壓塌，降低了器件的可靠性，還有就是空氣橋會在源極和柵極之間引入電容，降低了器件的高頻性能；第三，源極互聯12的長度不同，導致每個源極11的接地電感不同，從而影響了器件的增益等性能。

因此，針對上述技術問題，有必要提供一種具有新型通孔結構的半導體器件及其制造方法。

發明內容

本發明設計了一種具有新型通孔結構的半導體器件，解決了目前器件的通孔的位置分布（如圖1(a)和圖1(b)所示）帶來的問題，同時又利用了其優點，最大程度地減小了器件源極的接地電感，提高了器件的增益和功率等性能。

本發明的一種半導體器件如圖2所示，有源區5內的源極11和漏極21為歐姆接觸電極，無源區內的漏極22為有源區內的漏極21的互連金屬，柵極3在源極和漏極間呈叉指狀分布，無源區內的源極焊盤13為源極11的互聯金屬，源極11和源極焊盤13一一對應，每個源極11直接連接至各自的源極焊盤13，源極焊盤13對稱分布在有源區5外的柵極3之間，通孔4分布在每個源極焊盤13中。