CN116888739A - 半导体装置、半导体模块和电子机器 - Google Patents
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Abstract
根据本公开的实施例的半导体装置包括低电阻材料部和低热阻材料部。低电阻材料部包括与阻挡层、沟道层以及源电极或漏电极邻接并且具有比沟道层低的电阻的低电阻材料。低热阻材料部包括与沟道层和缓冲层邻接并且具有比沟道层低的热阻的低热阻材料。
Description
技术领域
本公开涉及半导体装置、半导体模块和电子设备。
背景技术
在第五代移动通信系统(5G)中，设想使用毫米波段信号。在空间衰减较大的毫米波段中，需要高功率输出，并且需要高输出、高频半导体装置。高输出、高频半导体装置的示例包括功率放大器和RF开关(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未经审查专利申请公开第2017-162958号。
发明内容
顺便提及，高输出、高频半导体装置需要高散热特性。因此，期望提供散热性高的半导体装置，以及包括该半导体装置的半导体模块和电子设备。
根据本公开的一个实施例的半导体装置包括：半导体层；沟道层，包含与半导体层不同的半导体材料并堆叠在半导体层上；以及缓冲层，形成在半导体层与沟道层之间。该半导体装置进一步包括：阻挡层，形成在沟道层上；栅电极，形成在阻挡层上；以及源电极和漏电极，在阻挡层上形成在夹着栅电极的位置处。该半导体装置进一步包括：低电阻材料部和低热阻材料部。低电阻材料部包括具有比沟道层低的电阻并且与阻挡层、沟道层以及源电极或漏电极接触的低电阻材料。低热阻材料部包括具有比沟道层低的热阻并且与沟道层和缓冲层接触的低热阻材料。
根据本公开的一个实施例的半导体模块包括上述半导体装置。
根据本公开的一个实施例的电子设备包括上述半导体装置。
在根据本公开的一个实施例的半导体装置、半导体模块和电子设备中，低热阻材料部与形成在半导体层与沟道层之间的缓冲层以及沟道层接触。因此，可以将在沟道层产生的热量通过低热阻材料部排出到半导体层侧。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施例的半导体装置的截面配置示例的示图。
图2是示出图1的半导体装置的平面配置示例的示图。
图3是示出图1的半导体装置的制造过程的示例的示图。
图4是示出图3之后的制造过程的示例的示图。
图5是示出图4之后的制造过程的示例的示图。
图6是示出图5之后的制造过程的示例的示图。
图7是示出图6之后的制造过程的示例的示图。
图8是示出图7之后的制造过程的示例的示图。
图9是示出图8之后的制造过程的示例的示图。
图10是示出图1的半导体装置的电流路径和散热路径的示例的示图。
图11是示出根据比较示例的半导体装置的电流路径和散热路径的示例的示图。
图12是示出图1的半导体装置的截面配置的修改示例的示图。
图13是示出图12的半导体装置的平面配置示例的示图。
图14是示出应用图1的半导体装置的高频模块的示例的示图。
图15是示出应用图1的半导体装置的无线通信装置的示例的示图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述用于实施本公开的实施例。以下描述是本公开的具体示例，并且本公开不限于以下实施例。此外，本公开不限制在其附图中示出的相应部件的布置、尺寸、尺寸比等。应注意，按照以下顺序进行描述。
1.背景
2.实施例(半导体装置)
3.修改示例(半导体装置)
4.应用示例(高频模块和无线通信装置)
<1.背景>
在第五代移动通信系统(5G)中，设想使用毫米波段信号。在空间衰减较大的毫米波段中，需要高功率输出，并且需要高输出、高频半导体装置。高输出、高频半导体装置的示例包括功率放大器和RF开关。
GaN具有包括高击穿电压、高温操作、以及高饱和漂移的特性。在基于GaN的异质结中形成的二维电子气体(2DEG)的特征在于高迁移率和高片状电子密度。这些特性使得能够在使用基于GaN的异质结的高电子迁移率晶体管(高电子迁移率晶体管：HEMT)中以低电阻进行高速、高耐受电压操作。因此，期望使用基于GaN异质结的高电子迁移率晶体管应用于高功率、高频半导体装置。在下文中，将描述包括使用基于GaN的异质结的高电子迁移率晶体管的半导体装置的实施例。
<2.实施例>
[配置]
接下来，将描述根据本公开的实施例的半导体装置1。图1示出了根据本实施例的半导体装置1的截面配置示例。半导体装置1包括使用Al1-x-yGaxInyN(0≤x＜1，0≤y＜1)/GaN的异质结的高电子迁移率晶体管。图2示出了图1的半导体装置1的平面配置的示例。在图2中，形成高电子迁移率晶体管的区域被示为有源区域α。有源区域α的外围例如是其电阻通过硼等的离子注入而增大的非有源区域。
高电子迁移率晶体管形成在堆叠在具有与GaN的晶格常数不同的晶格常数的基板10上的半导体堆叠部20中。半导体堆叠部20是通过对基板10执行外延晶体生长而形成的外延晶体生长层。基板10对应于本公开的“半导体层”的具体示例。
半导体堆叠部20包括控制与基板10接触的位置处的晶格常数的缓冲层21。缓冲层21对应于本公开的“缓冲层”的具体示例。通过提供缓冲层21，可以改善高电子迁移率晶体管形成在半导体堆叠部20中的层中的晶体状态，并且还抑制基板10的翘曲。因此，半导体装置1具有经由缓冲层21在基板10上形成高电子迁移率晶体管的配置。
例如，如图1所示，半导体装置1包括基板10和堆叠在基板10上的半导体堆叠部20。半导体堆叠部20例如具有缓冲层21、后阻挡层22、沟道层23和阻挡层24从基板10侧依次堆叠的配置。后阻挡层22对应于本公开的“后阻挡层”的具体示例。沟道层23对应于本公开的“沟道层”的具体示例。阻挡层24对应于本公开的“阻挡层”的具体示例。
基板10例如包括Si、SiC、蓝宝石等。用于基板10的化合物半导体对应于本公开的“第一化合物半导体”的具体示例。例如，缓冲层21由诸如AlN、AlGaN或GaN的化合物半导体配置。缓冲层21不一定必须是单层，并且可以具有例如堆叠AlN层、AlGaN层和GaN层中的至少两种类型的层的配置。在缓冲层21由三元体系(AlGaN)配置的情况下，缓冲层21可以具有组成在厚度方向上逐渐变化的配置。
在缓冲层21与沟道层23之间形成后阻挡层22。后阻挡层22包括具有提升沟道层23内的后阻挡层22侧的一部分的能带的作用的化合物半导体材料。这样的化合物半导体材料的示例包括具有比沟道层23更宽带隙的化合物半导体材料(例如，Al1-a-bGaaInbN(0≤a＜1，0≤b＜1))。后阻挡层22可以包括未掺杂的化合物半导体材料。后阻挡层22不一定必须是单层，并且可以具有堆叠彼此不同的多个Al1-a-bGaaInbN层的配置。在后阻挡层22由三元体系(AlInN)或四元体系(AlGaInN)配置的情况下，后阻挡层22可以具有组成在厚度方向上逐渐变化的配置。
因为在缓冲层21与沟道层23之间形成后阻挡层22，所以可以期望诸如抑制短沟道效应的特性的改进。然而，另一方面，存在特性由于迁移和陷波的增加而劣化并且进一步地散热性能的劣化的可能性。在本实施例中，在半导体堆叠部20中设置有抑制散热性能劣化的配置。稍后将详细描述用于抑制散热性能劣化的配置。
沟道层23是构成上述高电子迁移率晶体管的沟道的层。沟道层23是通过与阻挡层24的极化而累积载流子的区域。沟道层23包括化合物半导体材料，其中，通过与阻挡层24的极化容易累积载流子。用于沟道层23的化合物半导体对应于本公开的“第二化合物半导体”的具体示例。这样的化合物半导体材料的示例包括GaN。沟道层23可以包括未掺杂的化合物半导体材料。在这种情况下，抑制了沟道层23中的载流子的杂质散射，并且实现具有高迁移率的载流子移动。沟道层23通过由不同的化合物半导体材料形成的沟道层23和阻挡层24的异质结而在沟道层23的与阻挡层24接触的界面处形成用作沟道的二维电子气体层23a。
阻挡层24包括化合物半导体材料，其中，载流子通过与沟道层23极化而累积在沟道层23中。这样的化合物半导体材料的示例包括Al1-c-dGacInd(0≤c＜1，0≤d＜1)。阻挡层24可以包括未掺杂的化合物半导体材料。在这种情况下，抑制了沟道层23中的载流子的杂质散射，并且实现具有高迁移率的载流子移动。阻挡层24不一定必须是单层，并且可以具有堆叠组成比彼此不同的多个Al1-c-dGacIndN层的配置。在阻挡层24由三元体系(AlInN)或四元体系(AlGaInN)配置的情况下，阻挡层24可以具有组成在厚度方向上逐渐变化的配置。
半导体堆叠部20例如进一步包括高浓度杂质区域25和26。高浓度杂质区域25和26对应于本公开的“低电阻材料部”的具体示例。
高浓度杂质区域25是用于以低电阻耦接沟道层23内的二维电子气体层23a和稍后描述的漏电极32的区域。高浓度杂质区域25包括电阻低于沟道层23的低电阻材料，并且与阻挡层24、沟道层23和漏电极32接触。优选地，高浓度杂质区域25从阻挡层24的表面形成至比在沟道层23中形成二维电子气体层23a的区域更深的区域。然而，根据沟道层23和阻挡层24的配置，即使高浓度杂质区域25不与二维电子气体层23a直接接触，二维电子气体层23a和漏电极32有时也可以以低电阻彼此耦接。在这种情况下，高浓度杂质区域25可以不与二维电子气体层23a接触。
高浓度杂质区域26是用于以低电阻耦接沟道层23内的二维电子气体层23a和稍后描述的源电极33的区域。高浓度杂质区域26包括电阻低于沟道层23的低电阻材料，并且与阻挡层24、沟道层23和源电极33接触。优选地，高浓度杂质区域26从阻挡层24的表面形成至比在沟道层23中形成二维电子气体层23a的区域更深的区域。然而，根据沟道层23和阻挡层24的配置，即使高浓度杂质区域25不与二维电子气体层23a直接接触，二维电子气体层23a和源电极33有时也可以以低电阻彼此耦接。在这种情况下，高浓度杂质区域25可以不与二维电子气体层23a接触。
高浓度杂质区域25和26可以通过执行选择性再生长来形成，该选择性再生长选择性地填充通过蚀刻半导体堆叠部20所形成的凹部20A和20B上的高浓度杂质区域25和26。可以通过对半导体堆叠部20执行离子注入来形成高浓度杂质区域25和26。在通过上述选择性再生长形成高浓度杂质区域25和26的情况下，例如，也可以通过n型In1-eGaeN(0＜e＜1)形成高浓度杂质区域25和26。此时，Si或Ge被用作包括在高浓度杂质区域25和26中的n型掺杂剂，并且掺杂剂的浓度(杂质浓度)例如为1×1018cm-3或更大。
高浓度杂质区域25和26不一定必须是单层，并且可以具有堆叠组成比彼此不同的多个n型In1-eGaeN层的配置。在高浓度杂质区域25和26由三元体系(InGaN)配置的情况下，高浓度杂质区域25和26可以具有组成在厚度方向上逐渐变化的配置。
如图1所示，例如，凹部20A和20B形成在半导体堆叠部20的位于稍后描述的栅电极34夹在其间的位置处。例如，如图2所示，在平面图中，凹部20A被高浓度杂质区域25包围。例如，如图2所示，在平面图中，凹部20B被高浓度杂质区域26包围。凹部20A和20B从阻挡层24的表面形成至到达缓冲层21的深度。即，缓冲层21暴露在凹部20A和20B的底表面上。
半导体装置1进一步包括构成高电子迁移率晶体管的栅极的栅电极34、构成高电子迁移率晶体管的漏极的漏电极32和构成高电子迁移率晶体管的源极的源电极33。栅电极34对应于本公开的“栅电极”的具体示例。漏电极32对应于本公开的“漏电极”的具体示例。源电极33对应于本公开的“源电极”的具体示例。漏电极32和源电极33在阻挡层24上形成在夹着栅电极34的位置处。
漏电极32的一部分嵌入凹部20A中。漏电极32的嵌入凹部20A中的部分对应于“具有比沟道层低的热阻的低热阻材料部”和“第二低热阻材料部”的具体示例。漏电极32的嵌入凹部20A内的部分形成在漏电极32的形成在阻挡层24上的部分的正下方。整个漏电极32可以通过相同的制造过程一体形成。此外，漏电极32的嵌入凹部20A内的部分和漏电极32的形成在阻挡层24上的部分可以通过彼此不同的过程形成。漏电极32的嵌入凹部20A中的部分和漏电极32的形成在阻挡层24上的部分可以包括彼此相同的金属材料或者可以包括彼此不同的金属材料。
源电极33的一部分嵌入凹部20B中。源电极33的嵌入凹部20B中的部分对应于“具有比沟道层低的热阻的低热阻材料部”和“第一低热阻材料部”的具体示例。源电极33的嵌入凹部20B内的部分形成在源电极33的形成在阻挡层24上的部分的正下方。整个源电极33可以通过相同的制造过程一体形成。此外，源电极33的嵌入凹部20B内的部分和源电极33的形成在阻挡层24上的部分可以通过彼此不同的过程形成。源电极33的嵌入凹部20B中的部分和源电极33的形成在阻挡层24上的部分可以包括彼此相同的金属材料或者可以包括彼此不同的金属材料。
漏电极32和源电极33从阻挡层24的表面形成至到达缓冲层21的深度。即，漏电极32和源电极33的嵌入凹部20A和20B中的部分穿透阻挡层24、沟道层23和后阻挡层22，并且与缓冲层21接触。漏电极32的嵌入凹部20A中的部分也与高浓度杂质区域25和沟道层23接触。源电极33的嵌入凹部20B中的部分也与高浓度杂质区域26和沟道层23接触。
漏电极32欧姆接合到高浓度杂质区域25。漏电极32在平面图中进一步覆盖高浓度杂质区域25，并且与阻挡层24的上表面接触。源电极33欧姆接合到高浓度杂质区域26。源电极33在平面图中进一步覆盖高浓度杂质区域26，并且与阻挡层24的上表面接触。漏电极32和源电极33例如是钛(Ti)、铝(Al)、镍(Ni)和金(Au)从基板10依次堆叠以与高浓度杂质区域25和26形成欧姆结的堆叠体。在漏电极32和源电极33包括上述材料的情况下，可以说漏电极32和源电极33包括具有比沟道层23低的电阻的低电阻材料，并且包括具有比沟道层23低的热阻的低热阻材料。
栅电极34形成在阻挡层24上。栅电极34经由形成在覆盖半导体堆叠部20的上表面的绝缘层31上的栅极开口31A与阻挡层24的上表面接触。绝缘层31是相对于阻挡层24具有绝缘性质并且保护阻挡层24免受诸如离子的杂质的影响的层。绝缘层31进一步包括与阻挡层24形成良好界面并且不劣化装置特性的材料。绝缘层31例如由氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)或其堆叠体配置。
[制造方法]
接下来，将参考图3至图9描述半导体装置1的制造方法。图3至图9示出了半导体装置1的制造过程中的晶片的截面配置的示例。
为了制造半导体装置1，通过诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD：金属有机气相沉积)方法的外延晶体生长方法在基板10上共同形成化合物半导体。此时，例如，三甲基镓((CH3)3Ga)用作镓的原料气体，例如，三甲基铝((CH3)3Al)用作铝的原料气体，并且三甲基铟((CH3)3In)用作铟的原料气体。另外，氨(NH3)用作氮气的原料气体。此外，例如，甲硅烷(SiH4)用作硅的原料气体。因此，在基板10上形成缓冲层21至阻挡层24(半导体堆叠部20)(图3)。此后，在阻挡层24的表面上形成绝缘层40(图3)。
接下来，在绝缘层40的要形成高浓度杂质区域25和26的区域上形成开口H1和H2(图4)。随后，通过使用氯基气体并使用绝缘层40作为掩模的RIE方法选择性地执行蚀刻直至到达沟道层23，由此在半导体堆叠部20中形成凹部20-1和20-2(图4)。接下来，形成高浓度杂质区域25和26以嵌入凹部20-1和20-2(图5)。此后，去除绝缘层40(图5)。
接下来，在整个表面上形成绝缘层，在此之后，在绝缘层的要形成凹部20A和20B的区域中形成开口。此时，高浓度杂质区域25和26暴露在开口的底表面上。随后，通过使用氯基气体并使用绝缘层作为掩模的RIE方法选择性地执行蚀刻直至到达缓冲层21，由此在半导体堆叠部20中形成凹部20A和20B(图6)。此时，凹部20A和20B被形成为穿透高浓度杂质区域25和26、沟道层23和后阻挡层22。
接下来，例如通过真空沉积方法或溅射方法形成漏电极32和源电极33(图7)。此时，漏电极32和源电极33被形成为嵌入凹部20A和20B并覆盖高浓度杂质区域25和26。接下来，例如，在包括漏电极32和源电极33的整个表面上形成绝缘层31(图8)。接下来，在绝缘层31的要形成栅电极34的区域中形成栅极开口31A(图9)。此时，阻挡层24暴露在栅极开口31A的底表面上。随后，例如通过真空沉积方法或溅射方法形成栅电极34(图1)。此时，栅极开口31A被形成为嵌入栅电极34并且具有T形截面。由此制造半导体装置1。
[效果]
接下来，将通过与比较示例的比较描述半导体装置1的效果。图10示出了半导体装置1的电流路径Pi和散热路径Ph的示例。图11示出了根据比较示例的半导体装置100的电流路径Pi和散热路径Ph的示例。
在半导体装置1中，电流通过包括沟道层23的二维电子气体层23a的电流路径Pi从漏电极32流向源电极33。此时，在沟道层23中产生的热量经由与电流路径Pi相同的路径排出到漏电极32侧和源电极33侧。在沟道层23中产生的热量进一步通过散热路径P2排出到基板10侧，该散热路径包括漏电极32的嵌入凹部20A中的部分和源电极33的嵌入凹部20B中的部分。
通常，后阻挡层22包括导热率低于沟道层23等的材料(三元体系(AlInN)或四元体系(AlGaInN))。因此，在根据比较示例的半导体装置100中，在沟道层23中产生的热量向基板10侧的排出被后阻挡层22抑制。在根据比较示例的半导体装置100中，在沟道层23中产生的热量主要被排出到漏电极32侧和源电极33侧，并且几乎不被排出到基板10侧。因此，在根据比较示例的半导体装置100中，不能充分地排出在沟道层23中产生的热量，并且沟道层23及其附近的温度变高，从而导致特性的劣化。
相反，在半导体装置1中，散热路径P2被设置为穿透后阻挡层22并且耦接至缓冲层21。因此，在沟道层23中产生的热量向基板10侧的排出不被后阻挡层22阻挡。因此，在半导体装置1中，在沟道层23中产生的热量不仅排出至漏电极32侧和源电极33侧，而且排出至基板10侧。因此，可以降低沟道层23及其附近的温度，并且抑制特性劣化的发生。
[2.修改示例]
接下来，将描述根据上述实施例的半导体装置1的修改示例。
图12示出了根据上述实施例的半导体装置1的截面配置的修改示例。图13示出了图12的半导体装置1的上表面配置的示例。
在上述实施例中，漏电极32和源电极33被形成为与阻挡层24的上表面接触。此时，可以将在沟道层23中产生的热量的一部分经由漏电极32和源电极33从阻挡层24的上表面排出到基板10侧。然而，在即使该散热路径被消除也没有问题的情况下，可以消除散热路径。此时，漏电极32和源电极33可以具有棒状形状以便不与阻挡层24的上表面接触，例如，如图12和图13所示。
<4.应用示例>
[应用示例1]
接下来，参考图14，将描述应用根据本公开的实施例及其修改示例的半导体装置1的高频模块2。高频模块2对应于本公开的“半导体模块”的具体示例。图14是高频模块2的透视图。
高频模块2例如包括边缘天线42、驱动器43、相位调整电路44、开关41、低噪声放大器45、带通滤波器46和功率放大器47。
高频模块2是天线集成模块，其中，形成为阵列形状的边缘天线42和例如包括开关41、低噪声放大器45、带通滤波器46和功率放大器47的前端部件被一体地安装为单个模块。这样的高频模块2可以例如用作用于通信的收发器。包括在高频模块2中的开关41、低噪声放大器45、功率放大器47等中包括的晶体管可以例如通过设置在根据本公开的实施例及其修改示例的半导体装置1中的高电子迁移率晶体管来配置以提高相对于高频的增益。
[应用示例2]
图15示出了无线通信装置的示例。无线通信装置对应于本公开的“电子设备”的具体示例。无线通信装置例如是具有诸如语音、数据通信或LAN访问的多功能的移动电话系统。无线通信装置例如包括天线ANT、天线开关电路3、高功率放大器HPA、高频集成电路RFIC(射频集成电路)、基带单元BB、音频输出单元MIC、数据输出单元DT以及接口单元I/F(例如，无线LAN(W-LAN：无线局域网)、蓝牙(注册商标)等)。天线开关电路3包括设置在根据本公开的实施例及其修改示例中的半导体装置1的高电子迁移率晶体管。高频集成电路RFIC和基带单元BB通过接口单元I/F耦接。
在无线通信装置中，在发送时，即，在发送信号要从无线通信装置的发送系统输出至天线ANT的情况下，从基带单元BB输出的发送信号经由高频集成电路RFIC、高功率放大器HPA以及天线开关电路3输出至天线ANT。
在接收时，即，在由天线ANT接收的信号输入至无线通信装置的接收系统的情况下，接收信号经由天线开关电路3和高频集成电路RFIC输入至基带单元BB。从诸如音频输出单元MIC、数据输出单元DT或接口单元I/F的输出单元输出由基带单元BB处理的信号。
尽管已经参照实施例、修改示例和应用示例描述了本公开，但是本公开不限于上述实施例等，并且各种修改是可能的。应注意，本说明书中描述的效果仅是示例性的。本公开的效果不限于本文中描述的效果。本公开可以具有除本文中描述的效果之外的效果。
例如，本公开也可以被配置如下。
(1)
一种半导体装置，包括：
半导体层；
沟道层，包括与半导体层不同的半导体材料并堆叠在半导体层上；
缓冲层，形成在半导体层与沟道层之间；
阻挡层，形成在沟道层上；
栅电极，形成在阻挡层上；
源电极和漏电极，在阻挡层上形成在夹着栅电极的位置处；
低电阻材料部，具有比沟道层低的电阻并且与阻挡层、沟道层、以及源电极或漏电极接触；以及
低热阻材料部，具有比沟道层低的热阻并且与沟道层和缓冲层接触。
(2)
根据(1)的半导体装置，其中，低热阻材料部包括穿透阻挡层和沟道层的金属材料。
(3)
根据(2)的半导体装置，其中，低热阻材料部形成为与源电极或漏电极接触，并且形成在源电极或漏电极正下方。
(4)
根据(2)或(3)的半导体装置，其中，低热阻材料部和低电阻材料部彼此欧姆接合。
(5)
根据(2)至(4)中任一项的半导体装置，进一步包括：后阻挡层，形成在沟道层与缓冲层之间并且具有比沟道层宽的带隙，其中，
低热阻材料部包括穿透缓冲层、沟道层和后阻挡层的金属材料。
(6)
根据(3)的半导体装置，其中，低热阻材料部包括：
第一低热阻材料部，形成为与源电极接触并且形成在源电极正下方；以及
第二低热阻材料部，形成为与漏电极接触并且形成在漏电极正下方。
(7)
根据(6)的半导体装置，其中，
源电极包括与第一低热阻材料部相同的金属材料并且与第一低热阻材料部一体形成，并且
漏电极包括与第二低热阻材料部相同的金属材料并且与第二低热阻材料部一体形成。
(8)
根据(1)至(7)中任一项的半导体装置，其中，
沟道层包括GaN，并且
阻挡层包括Al1-x-yGaxInyN，其中，0≤x＜1并且0≤y＜1。
(9)
一种半导体模块，包括：
半导体层；
沟道层，包括与半导体层不同的半导体材料并堆叠在半导体层上；
缓冲层，形成在半导体层与沟道层之间；
阻挡层，形成在沟道层上；
栅电极，形成在阻挡层上；
源电极和漏电极，在阻挡层上形成在夹着栅电极的位置处；
低电阻材料部，具有比沟道层低的电阻并且与阻挡层、沟道层、以及源电极或漏电极接触；以及
低热阻材料部，具有比沟道层低的热阻并且与沟道层和缓冲层接触。
(10)
一种电子设备，包括：
半导体层；
沟道层，包括与半导体层不同的半导体材料并堆叠在半导体层上；
缓冲层，形成在半导体层与沟道层之间；
阻挡层，形成在沟道层上；
栅电极，形成在阻挡层上；
源电极和漏电极，在阻挡层上形成在夹着栅电极的位置处；
低电阻材料部，具有比沟道层低的电阻并且与阻挡层、沟道层、以及源电极或漏电极接触；以及
低热阻材料部，具有比沟道层低的热阻并且与沟道层和缓冲层接触。
在根据本公开的一个实施例的半导体装置、半导体模块和电子设备中，低热阻材料部与形成在半导体层与沟道层之间的缓冲层以及沟道层接触。因此，可以将在沟道层产生的热量通过低热阻材料部排出到半导体层侧。因此，与仅将在沟道层产生的热量排出到源电极侧和漏电极侧的情况相比，可以实现散热性更高的半导体装置。应注意，本公开的效果不必限于本文中描述的效果，并且可以是本说明书中描述的任何效果。
本申请要求2021年2月1日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2021-014618的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要这些修改、组合、子组合和变更在所附权利要求或其等同物的范围内。
Claims (10)
1.一种半导体装置，包括：
半导体层；
沟道层，包括与所述半导体层不同的半导体材料并堆叠在所述半导体层上；
缓冲层，形成在所述半导体层与所述沟道层之间；
阻挡层，形成在所述沟道层上；
栅电极，形成在所述阻挡层上；
源电极和漏电极，在所述阻挡层上形成在夹着所述栅电极的位置处；
低电阻材料部，具有比所述沟道层低的电阻并且与所述阻挡层、所述沟道层、以及所述源电极或所述漏电极接触；以及
低热阻材料部，具有比所述沟道层低的热阻并且与所述沟道层和所述缓冲层接触。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述低热阻材料部包括穿透所述阻挡层和所述沟道层的金属材料。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述低热阻材料部形成为与所述源电极或所述漏电极接触，并且形成在所述源电极或所述漏电极正下方。
4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述低热阻材料部和所述低电阻材料部彼此欧姆接合。
5.根据权利要求2所述的半导体装置，进一步包括：后阻挡层，形成在所述沟道层与所述缓冲层之间并且具有比所述沟道层宽的带隙，其中，
所述低热阻材料部包括穿透所述缓冲层、所述沟道层和所述后阻挡层的金属材料。
6.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述低热阻材料部包括：
第一低热阻材料部，形成为与所述源电极接触并且形成在所述源电极正下方；以及
第二低热阻材料部，形成为与所述漏电极接触并且形成在所述漏电极正下方。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，
所述源电极包括与所述第一低热阻材料部相同的金属材料并且与所述第一低热阻材料部一体形成，并且
所述漏电极包括与所述第二低热阻材料部相同的金属材料并且与所述第二低热阻材料部一体形成。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述沟道层包括GaN，并且
所述阻挡层包括Al1-x-yGaxInyN，其中，0≤x<1并且0≤y<1。
9.一种半导体模块，包括：
半导体层；
沟道层，包括与所述半导体层不同的半导体材料并堆叠在所述半导体层上；
缓冲层，形成在所述半导体层与所述沟道层之间；
阻挡层，形成在所述沟道层上；
栅电极，形成在所述阻挡层上；
源电极和漏电极，在所述阻挡层上形成在夹着所述栅电极的位置处；
低电阻材料部，具有比所述沟道层低的电阻并且与所述阻挡层、所述沟道层、以及所述源电极或所述漏电极接触；以及
低热阻材料部，具有比所述沟道层低的热阻并且与所述沟道层和所述缓冲层接触。
10.一种电子设备，包括：
半导体层；
沟道层，包括与所述半导体层不同的半导体材料并堆叠在所述半导体层上；
缓冲层，形成在所述半导体层与所述沟道层之间；
阻挡层，形成在所述沟道层上；
栅电极，形成在所述阻挡层上；
源电极和漏电极，在所述阻挡层上形成在夹着所述栅电极的位置处；
低电阻材料部，具有比所述沟道层低的电阻并且与所述阻挡层、所述沟道层、以及所述源电极或所述漏电极接触；以及
低热阻材料部，具有比所述沟道层低的热阻并且与所述沟道层和所述缓冲层接触。
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