JP2012028693A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat dissipation structure in a silicon substrate of an MMIC on which an active element including a nitride semiconductor is mounted and thereby enable a nitride semiconductor element having a large heat release to be mounted even on an Si substrate with smaller thermal conductivity than an SiC substrate.SOLUTION: A semiconductor device 10 has a silicon substrate 12, a metal layer 24, and an active element 14. The silicon substrate has a mounting surface 12b and a principal surface 12a. The principal surface and the mounting surface face each other. A via hole V extending to the mounting surface from the principal surface is formed on the silicon substrate 12. The metal layer is provided within the via hole. The active element includes a nitride semiconductor. The active element has a first portion in contact with the metal layer, and a second portion located on both sides of the first portion and provided on the mounting surface.

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

半導体装置の一種として、非特許文献1に記載されているようなモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)が知られている。この文献に記載されたMMICは、SiC基板にGaN半導体層をエピタキシャル成長することによって形成されたウエハを用いて製造されている。このようにSiC基板を用いて製造されたMMICは、放熱特性、高周波特性、帯域特性に優れている。   As a kind of semiconductor device, a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) as described in Non-Patent Document 1 is known. The MMIC described in this document is manufactured using a wafer formed by epitaxially growing a GaN semiconductor layer on a SiC substrate. Thus, the MMIC manufactured using the SiC substrate is excellent in heat dissipation characteristics, high frequency characteristics, and band characteristics.

Eli Reese他、“Wideband Power Amplifier MMICs Utilizing GaN on SiC”、IEEE/MTT−S International Microwave Symposium 2010,Dig.,第1230頁〜第1233頁Eli Reese et al., “Wideband Power Amplifier MMICs Optimized GaN on SiC”, IEEE / MTT-S International Microwave Symposium 2010, Dig. , Pages 1230 to 1233

上述したSiC基板は高価である。したがって、SiC基板を用いて製造されるMMICも高価なものとなり得る。   The SiC substrate described above is expensive. Therefore, the MMIC manufactured using the SiC substrate can be expensive.

そこで、本願発明者は、シリコン基板上に窒化物半導体を含む能動素子を搭載することよってMMICを構成することを検討している。また、シリコン基板はSiC基板に比べて熱伝導率が小さいので、本願発明者は、発熱量の多い窒化物半導体を含む能動素子をシリコン基板上に搭載するために、シリコン基板に放熱構造を設けることを検討している。この放熱構造は、シリコン基板にビアホールを設け、当該ビアホール内に金属層を設け、金属層上に能動素子を搭載するものである。   Therefore, the inventor of the present application is considering to configure an MMIC by mounting an active element including a nitride semiconductor on a silicon substrate. In addition, since the silicon substrate has a lower thermal conductivity than the SiC substrate, the inventor of the present application provides a heat dissipation structure on the silicon substrate in order to mount an active element including a nitride semiconductor with a large amount of heat generation on the silicon substrate. I am considering that. In this heat dissipation structure, a via hole is provided in a silicon substrate, a metal layer is provided in the via hole, and an active element is mounted on the metal layer.

本発明は、このような金属層上に窒化物半導体を含む能動素子を搭載することによって製造される半導体装置であって、低コストであり且つ能動素子の支持強度に優れた半導体装置を提供することを目的としている。また、本発明は、かかる半導体装置を製造する方法を提供することを目的としている。   The present invention provides a semiconductor device manufactured by mounting an active element including a nitride semiconductor on such a metal layer, which is low in cost and excellent in supporting strength of the active element. The purpose is that. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a semiconductor device.

本発明の一側面に係る半導体装置は、シリコン基板、金属層、及び、能動素子を備えている。シリコン基板は、搭載面、及び、主面を有している。主面と搭載面とは互いに対向している。シリコン基板には、主面から搭載面まで延びるビアホールが形成されている。金属層は、ビアホール内に設けられている。能動素子は、窒化物半導体を含んでいる。能動素子は、金属層に接する第1の部分と、第1の部分の両側の部分であって搭載面上に設けられた第2の部分とを有している。   A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a silicon substrate, a metal layer, and an active element. The silicon substrate has a mounting surface and a main surface. The main surface and the mounting surface face each other. A via hole extending from the main surface to the mounting surface is formed in the silicon substrate. The metal layer is provided in the via hole. The active device includes a nitride semiconductor. The active element has a first portion in contact with the metal layer, and a second portion provided on the mounting surface on both sides of the first portion.

この半導体装置では、能動素子が金属層及びその両側の搭載面にわたって搭載されるように、ビアホールのサイズが設定されている。したがって、ビアホールのサイズは小さい。その結果、この半導体装置では、金属層の量を低減し得る。また、能動素子が、搭載面によって支持され、且つ、金属層に接している。したがって、この半導体装置は、SiC基板よりも安価ではあるが放熱性の劣るシリコン基板を用いていても、金属層による放熱機能を確保しつつ、能動素子の強い支持強度を得ることができる。   In this semiconductor device, the size of the via hole is set so that the active element is mounted over the metal layer and the mounting surfaces on both sides thereof. Therefore, the size of the via hole is small. As a result, in this semiconductor device, the amount of the metal layer can be reduced. The active element is supported by the mounting surface and is in contact with the metal layer. Therefore, this semiconductor device can obtain a strong support strength of the active element while ensuring a heat dissipation function by the metal layer even if a silicon substrate that is less expensive than the SiC substrate but is inferior in heat dissipation is used.

本発明の別の側面に係る半導体装置を製造する方法は、(a)窒化物半導体を含む能動素子を準備する工程と、(b)能動素子をシリコン基板の搭載面上に搭載する工程と、(c)搭載面と対向するシリコン基板の主面から搭載面まで、能動素子の一部分のみに達するビアホールを形成する工程と、(d)ビアホール内に金属層を形成する工程と、を含む。   A method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes: (a) preparing an active element including a nitride semiconductor; (b) mounting the active element on a mounting surface of a silicon substrate; (C) forming a via hole reaching only a part of the active element from the main surface of the silicon substrate facing the mounting surface to the mounting surface; and (d) forming a metal layer in the via hole.

本発明の更に別の側面に係る半導体装置を製造する方法は、(a)窒化物半導体を含む能動素子を準備する工程と、(b)シリコン基板に、当該シリコン基板の搭載面から当該搭載面に対向するシリコン基板の主面まで延びるビアホールを形成する工程と、(c)ビアホール内に金属層を形成する工程と、(d)能動素子の第1の部分が金属層に接し、第1の部分の両側の能動素子の第2の部分が搭載面上に設けられるよう能動素子を搭載する工程と、を含む。   A method for manufacturing a semiconductor device according to still another aspect of the present invention includes: (a) a step of preparing an active element including a nitride semiconductor; and (b) a mounting surface of the silicon substrate from the mounting surface of the silicon substrate. A step of forming a via hole extending to the main surface of the silicon substrate facing the substrate, (c) a step of forming a metal layer in the via hole, and (d) a first portion of the active element in contact with the metal layer, Mounting the active element such that the second part of the active element on both sides of the part is provided on the mounting surface.

これら製造方法によれば、上述した半導体装置を好適に製造することが可能である。例えば、金属層の量を低減でき、また、金属層の製造時間を短縮することができる。その結果、半導体装置を低コストに製造することができる。   According to these manufacturing methods, the above-described semiconductor device can be preferably manufactured. For example, the amount of the metal layer can be reduced, and the manufacturing time of the metal layer can be shortened. As a result, the semiconductor device can be manufactured at a low cost.

一実施形態においては、能動素子は、SiC基板又はGaN基板を有し得る。   In one embodiment, the active device may have a SiC substrate or a GaN substrate.

また、一実施形態においては、能動素子の全周縁が搭載面上に設けられ得る。この形態によれば、ビアホールのサイズ、即ち金属層の量をより低減することができる。   In one embodiment, the entire periphery of the active element can be provided on the mounting surface. According to this embodiment, the size of the via hole, that is, the amount of the metal layer can be further reduced.

また、一実施形態においては、能動素子をシリコン基板の搭載面上に搭載する工程の後に、シリコン基板の搭載面上に配置された伝送線路と能動素子とを接続する配線を形成してもよい。   In one embodiment, after the step of mounting the active element on the mounting surface of the silicon substrate, a wiring for connecting the transmission line and the active element arranged on the mounting surface of the silicon substrate may be formed. .

以上説明したように、本発明によれば、金属層上に窒化物半導体を含む能動素子を搭載することによって製造される半導体装置であって、低コストであり且つ能動素子の支持強度に優れた半導体装置が提供される。また、本発明によれば、その製造方法が提供される。   As described above, according to the present invention, a semiconductor device manufactured by mounting an active element including a nitride semiconductor on a metal layer is low in cost and excellent in supporting strength of the active element. A semiconductor device is provided. Moreover, according to this invention, the manufacturing method is provided.

一実施形態に係る半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device concerning one embodiment. 一実施形態に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on one Embodiment. ビアホールと能動素子との関係を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the relationship between a via hole and an active element. 一実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。It is a figure which shows each process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on one Embodiment. 別の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。It is a figure which shows each process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on another embodiment. 更に別の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。It is a figure which shows each process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on another embodiment. 別の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on another embodiment.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、一実施形態に係る半導体装置の平面図である。一実施形態における半導体装置は、MMICで有り得る。図1に示すように、一実施形態では、半導体装置10は、シリコン基板12、及び、能動素子14を備えている。半導体装置10は、更に、受動素子16、端子電極18、線路20、及びワイヤ30を備え得る。   FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device according to an embodiment. The semiconductor device in one embodiment may be an MMIC. As shown in FIG. 1, in one embodiment, the semiconductor device 10 includes a silicon substrate 12 and an active element 14. The semiconductor device 10 may further include a passive element 16, a terminal electrode 18, a line 20, and a wire 30.

受動素子16としては、キャパシタ、及びインダクタといった素子を例示することができる。受動素子16は、半導体プロセスによってシリコン基板12に形成されたものであってもよく、或いは、個別に製造されシリコン基板12上に搭載された素子であってもよい。端子電極18は、外部への電気的接続を提供する部分である。線路20及びワイヤ30は、能動素子14、受動素子16、及び、端子電極18のうち対応する要素間を電気的に接続している。   Examples of the passive element 16 include an element such as a capacitor and an inductor. The passive element 16 may be formed on the silicon substrate 12 by a semiconductor process, or may be an element manufactured separately and mounted on the silicon substrate 12. The terminal electrode 18 is a part that provides an electrical connection to the outside. The line 20 and the wire 30 electrically connect corresponding elements among the active element 14, the passive element 16, and the terminal electrode 18.

図2は、一実施形態に係る半導体装置の断面図である。図1及び図2に示す能動素子14は、窒化物半導体を含む能動素子である。一実施形態においては、能動素子14は、HEMTデバイスであり得る。   FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment. The active element 14 shown in FIGS. 1 and 2 is an active element including a nitride semiconductor. In one embodiment, the active element 14 can be a HEMT device.

図2に示すように、能動素子14は、半導体基板14a、第1の半導体層14b、第2の半導体層14c、ゲート電極14d、ソース電極14e、及びドレイン電極14fを備え得る。   As shown in FIG. 2, the active element 14 may include a semiconductor substrate 14a, a first semiconductor layer 14b, a second semiconductor layer 14c, a gate electrode 14d, a source electrode 14e, and a drain electrode 14f.

半導体基板14aとしては、例えば、SiC基板又はGaN基板を用いることができる。第1の半導体層14bは、半導体基板14a上にエピタキシャル成長された半導体層である。第1の半導体層14bとしては、i型のGaN半導体層を例示することができる。第2の半導体層14cは、第1の半導体層14b上エピタキシャル成長された半導体層である。第2の半導体層14cとしては、例えば、n型のAlGaN半導体層を例示することができる。ゲート電極14d、ソース電極14e、及びドレイン電極14fは、第2の半導体層14c上に設けられている。ゲート電極14dは、ソース電極14eとドレイン電極14fの間に設けられている。   As the semiconductor substrate 14a, for example, a SiC substrate or a GaN substrate can be used. The first semiconductor layer 14b is a semiconductor layer epitaxially grown on the semiconductor substrate 14a. An example of the first semiconductor layer 14b is an i-type GaN semiconductor layer. The second semiconductor layer 14c is a semiconductor layer epitaxially grown on the first semiconductor layer 14b. An example of the second semiconductor layer 14c is an n-type AlGaN semiconductor layer. The gate electrode 14d, the source electrode 14e, and the drain electrode 14f are provided on the second semiconductor layer 14c. The gate electrode 14d is provided between the source electrode 14e and the drain electrode 14f.

図2に示すように、シリコン基板12は、一方の主面12a及び他方の主面12bを有している。一方の主面12a上には、絶縁膜22が設けられ得る。絶縁膜22としては、SiO又はSiN製の膜を例示することができる。 As shown in FIG. 2, the silicon substrate 12 has one main surface 12a and the other main surface 12b. An insulating film 22 may be provided on one main surface 12a. Examples of the insulating film 22 include a film made of SiO 2 or SiN.

また、シリコン基板12には、ビアホールVが形成されている。一実施形態においては、ビアホールVは、他方の主面12bから一方の主面12aまで延びるように設けられている。ビアホールV内には、金属層24が設けられている。金属層24としては、例えば、Au製の金属層を例示することができる。   A via hole V is formed in the silicon substrate 12. In one embodiment, the via hole V is provided so as to extend from the other main surface 12b to the one main surface 12a. A metal layer 24 is provided in the via hole V. As the metal layer 24, for example, a metal layer made of Au can be exemplified.

なお、金属層24は、多層の金属層であってもよい。多層の金属層である場合には、他方の主面12b及びビアホールVを画成する面に沿ってAu層が形成される。また、このAu層上に、例えば、モリブデン層及び銅層を含む複数の層が形成される。モリブデン層及び銅層は、交互に積層され得る。モリブデンは、SiCの熱膨張率に近い熱膨張率を有する金属であり、銅層は、熱伝導率の大きい金属である。したがって、半導体基板14aがSiC基板である場合に、当該半導体基板14aに接する部分に、半導体基板14aに適した熱膨張率と能動素子14からの放熱に適した熱伝導率を有する金属層24を提供することができる。   The metal layer 24 may be a multilayer metal layer. In the case of a multilayer metal layer, an Au layer is formed along the surface defining the other main surface 12b and the via hole V. In addition, a plurality of layers including, for example, a molybdenum layer and a copper layer are formed on the Au layer. Molybdenum layers and copper layers can be alternately stacked. Molybdenum is a metal having a thermal expansion coefficient close to that of SiC, and the copper layer is a metal having a large thermal conductivity. Therefore, when the semiconductor substrate 14a is a SiC substrate, a metal layer 24 having a thermal expansion coefficient suitable for the semiconductor substrate 14a and a thermal conductivity suitable for heat dissipation from the active element 14 is formed on a portion in contact with the semiconductor substrate 14a. Can be provided.

図2に示すように、シリコン基板12の一方の主面12aのうちビアホールVの周囲の部分には、絶縁膜22が形成されていない。一方の主面12aのこの部分上には、能動素子14が搭載されている。したがって、一方の主面12aは、能動素子14を搭載するための搭載面としての機能を有している。   As shown in FIG. 2, the insulating film 22 is not formed on a portion of the one main surface 12 a of the silicon substrate 12 around the via hole V. An active element 14 is mounted on this portion of one main surface 12a. Therefore, one main surface 12a has a function as a mounting surface for mounting the active element 14.

能動素子14の被搭載面、即ち、一方の主面12aに対面している面は、第1の部分14g、及び、第2の部分14hを含んでいる。第1の部分14gは、金属層24に接する部分である。第2の部分14hは、第1の部分14gの両側に存在する部分であり、主面(搭載面)12a上に搭載される部分である。   The mounting surface of the active element 14, that is, the surface facing one main surface 12a includes a first portion 14g and a second portion 14h. The first portion 14 g is a portion in contact with the metal layer 24. The second portion 14h is a portion that exists on both sides of the first portion 14g, and is a portion that is mounted on the main surface (mounting surface) 12a.

図3は、ビアホールと能動素子との関係を概略的に示す平面図である。図3の(a)に示すように、ビアホールVは、能動素子14の全周縁が一方の主面12a上に設けられるようなサイズを有し得る。   FIG. 3 is a plan view schematically showing the relationship between via holes and active elements. As shown in FIG. 3A, the via hole V may have a size such that the entire periphery of the active element 14 is provided on one main surface 12a.

また、図3の(b)及び(c)に示すように、ビアホールVは、能動素子14のある方向における二つの縁部が一方の主面12a上にビアホールVを挟んで搭載されるようなサイズを有し得る。即ち、ビアホールVのある方向の幅が、当該方向における能動素子14の二つの縁部間の距離より小さくてもよい。   Further, as shown in FIGS. 3B and 3C, the via hole V is mounted such that two edges in a certain direction of the active element 14 are mounted on one main surface 12a with the via hole V interposed therebetween. Can have a size. That is, the width of the via hole V in a certain direction may be smaller than the distance between the two edges of the active element 14 in that direction.

以上説明した図3に示す何れの形態であっても、ビアホールVのサイズを小さくすることができ、その結果、金属層24の量を低減することができる。特に、図3の(a)に示す形態によれば、金属層24の量を最も低減することができる。   In any of the forms shown in FIG. 3 described above, the size of the via hole V can be reduced, and as a result, the amount of the metal layer 24 can be reduced. In particular, according to the embodiment shown in FIG. 3A, the amount of the metal layer 24 can be reduced most.

また、図3に示す何れの形態であっても、能動素子14の被搭載面の一部が金属層24に接し、且つ、能動素子14の被搭載面の少なくとも二つの縁部が一方の主面12a上に搭載されるので、金属層24による放熱機能を確保しつつ、能動素子14の高い支持強度を得ることができる。なお、能動素子14の被搭載面の一部がシリコン基板12の一方の主面12a上に位置すれば、能動素子14及びビアホールの大きさ及び形状は任意の大きさ及び形状であってもよい。   3, a part of the mounting surface of the active element 14 is in contact with the metal layer 24, and at least two edges of the mounting surface of the active element 14 are one main part. Since it is mounted on the surface 12a, a high support strength of the active element 14 can be obtained while ensuring a heat dissipation function by the metal layer 24. If a part of the mounting surface of the active element 14 is located on the one main surface 12a of the silicon substrate 12, the size and shape of the active element 14 and the via hole may be any size and shape. .

また、半導体装置10は、シリコン基板12を、能動素子14を搭載する基板として用いているので、低コストに作成可能である。また、半導体装置10は、発熱量の少ない受動素子16をシリコン基板12上に設けているが、発熱量の多い能動素子14の一部を金属層24上に設けているので、能動素子14によって発生する熱を良好に放熱することができる。さらに、半導体装置10は、能動素子14の一部としてSiC基板を用いることにより、良好な特性を得ることができる。   Further, since the semiconductor device 10 uses the silicon substrate 12 as a substrate on which the active element 14 is mounted, it can be produced at low cost. In the semiconductor device 10, the passive element 16 that generates a small amount of heat is provided on the silicon substrate 12, but a part of the active element 14 that generates a large amount of heat is provided on the metal layer 24. The generated heat can be radiated satisfactorily. Furthermore, the semiconductor device 10 can obtain good characteristics by using a SiC substrate as a part of the active element 14.

以下、一実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図4は、一実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。   A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment will be described below. FIG. 4 is a diagram illustrating each step of the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment.

一実施形態においては、図4の(a)に示すように、シリコン基板12の一方の主面12a上に、絶縁膜22、電極32、及び線路20といった要素を、一方の主面12a上に形成する。受動素子16は、電極32及び絶縁膜22から構成される。次いで、図4の(a)に示すように、能動素子14を搭載すべき位置に存在する絶縁膜22を除去する。この工程には、ウェットエッチング又はドライエッチングのように、絶縁膜22を除去し得る任意のプロセスを採用し得る。また、図4の(a)に示す工程とは別途、図1及び図2に示した能動素子14を準備しておく。   In one embodiment, as shown in FIG. 4A, elements such as the insulating film 22, the electrode 32, and the line 20 are arranged on one main surface 12 a on one main surface 12 a of the silicon substrate 12. Form. The passive element 16 includes an electrode 32 and an insulating film 22. Next, as shown in FIG. 4A, the insulating film 22 present at the position where the active element 14 is to be mounted is removed. In this step, any process capable of removing the insulating film 22 such as wet etching or dry etching can be adopted. Separately from the step shown in FIG. 4A, the active element 14 shown in FIGS. 1 and 2 is prepared.

次いで、図4の(b)に示すように、能動素子14を、絶縁膜22を除去した一方の主面12a上に搭載する。なお、能動素子14の被搭載面にAu膜を設け、当該Au膜とシリコンとの共晶結合により、能動素子14を、シリコン基板12の一方の主面12aに固定してもよい。   Next, as shown in FIG. 4B, the active element 14 is mounted on one main surface 12a from which the insulating film 22 has been removed. Note that an Au film may be provided on the mounting surface of the active element 14, and the active element 14 may be fixed to one main surface 12a of the silicon substrate 12 by eutectic bonding between the Au film and silicon.

次いで、図4の(c)に示すように、シリコン基板12の他方の主面12bから一方の主面12aまでビアホールVを形成する。この工程により、ビアホールVの上に能動素子14の一部が位置するようになる。なお、ビアホールVは、ドライエッチングやウェットエッチング等のシリコン基板にビアホールを形成するための任意のプロセスにより形成することができる。   Next, as shown in FIG. 4C, a via hole V is formed from the other main surface 12b of the silicon substrate 12 to the one main surface 12a. Through this step, a part of the active element 14 is positioned on the via hole V. The via hole V can be formed by any process for forming a via hole in a silicon substrate such as dry etching or wet etching.

次いで、図4の(d)に示すように、ビアホールVを画成する面に沿って金属層24を形成する。この工程においては、他方の主面12bにも金属層24が形成され得る。なお、金属層24は、例えば、メッキ処理により形成し得る。   Next, as shown in FIG. 4D, the metal layer 24 is formed along the surface defining the via hole V. In this step, the metal layer 24 can also be formed on the other main surface 12b. The metal layer 24 can be formed by, for example, a plating process.

次いで、図4の(e)に示すように、能動素子14の電極14d、14e、14fと対応の線路20を配線30によって接続する。配線30は、本実施形態では、ワイヤである。以上の工程により、一実施形態に係る半導体装置を製造することができる。この製造方法によれば、ビアホールVのサイズが小さいので、金属層の量を低減でき、製造時間を短縮できる。したがって、低コストに一実施形態の半導体装置を製造することができる。   Next, as shown in FIG. 4 (e), the electrodes 14 d, 14 e, 14 f of the active element 14 and the corresponding line 20 are connected by wiring 30. The wiring 30 is a wire in this embodiment. The semiconductor device according to one embodiment can be manufactured through the above steps. According to this manufacturing method, since the size of the via hole V is small, the amount of the metal layer can be reduced and the manufacturing time can be shortened. Therefore, the semiconductor device of one embodiment can be manufactured at low cost.

以下、別の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図5は、別の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。別の実施形態においては、まず、図5の(a)に示すように、図4の(a)に示す工程と同様の工程が実施される。また、図5の(a)に示す工程とは、別途、図1及び図2に示した能動素子14を準備しておき、図4の(b)に示す工程と同様に、能動素子14を、絶縁膜22を除去した一方の主面12a上に搭載する。   Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to another embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating each step of a method for manufacturing a semiconductor device according to another embodiment. In another embodiment, first, as shown in FIG. 5A, a step similar to the step shown in FIG. 4A is performed. In addition, the active element 14 shown in FIGS. 1 and 2 is prepared separately from the process shown in FIG. 5A, and the active element 14 is changed as in the process shown in FIG. Then, it is mounted on one main surface 12a from which the insulating film 22 has been removed.

次いで、図5の(b)に示すように、配線30のマスクとして機能する別の絶縁膜26を作成し、更に、配線30を形成する。なお、配線30は、金属のメッキ処理により形成することができる。次いで、図5の(c)に示すように、図4の(c)に示した工程と同様に、シリコン基板12の他方の主面12bから一方の主面12aまでビアホールVを形成する。   Next, as shown in FIG. 5B, another insulating film 26 that functions as a mask for the wiring 30 is formed, and further, the wiring 30 is formed. The wiring 30 can be formed by metal plating. Next, as shown in FIG. 5C, via holes V are formed from the other main surface 12b of the silicon substrate 12 to the one main surface 12a, as in the step shown in FIG. 4C.

次いで、図5の(d)に示すように、図4の(d)に示した工程と同様に、ビアホールVを画成する面に沿って金属層24を形成する。このように、図5に示す製造方法によれば、ワイヤを用いずに、金属膜のパターニングにより配線30を形成することが可能である。また、図5に示す製造方法によれば、ワイヤを接続するプロセスが不要となり、より容易に一実施形態に係る半導体装置を製造することができる。   Next, as shown in FIG. 5D, the metal layer 24 is formed along the surface defining the via hole V, as in the step shown in FIG. As described above, according to the manufacturing method shown in FIG. 5, the wiring 30 can be formed by patterning the metal film without using a wire. Further, according to the manufacturing method shown in FIG. 5, the process of connecting the wires becomes unnecessary, and the semiconductor device according to the embodiment can be manufactured more easily.

以下、更に別の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図6は、更に別の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。更に別の実施形態においては、図4及び図5に示す工程と異なり、図4の(a)並びに図5の(a)及び図5の(b)といった表面プロセスに先立って、ビアホールVの形成及び金属層24の形成が行われる。以下、詳細に説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to still another embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to still another embodiment. In still another embodiment, unlike the steps shown in FIGS. 4 and 5, the formation of the via hole V is performed prior to the surface process shown in FIGS. 4 (a) and 5 (a) and 5 (b). And formation of the metal layer 24 is performed. Details will be described below.

更に別の実施形態においては、図6の(a)に示すように、まず、シリコン基板12の一方の主面12a上に絶縁膜22を形成し、そして、シリコン基板12の他方の主面12bから一方の主面12aまでビアホールVを形成する。   In yet another embodiment, as shown in FIG. 6A, first, an insulating film 22 is formed on one main surface 12a of the silicon substrate 12, and the other main surface 12b of the silicon substrate 12 is formed. To one main surface 12a.

次いで、図6の(b)に示すように、ビアホールVを画成する面に沿って金属層24を形成する。この場合も同様に、シリコン基板12の他方の主面12bにも金属層24が形成され得る。   Next, as shown in FIG. 6B, the metal layer 24 is formed along the surface defining the via hole V. In this case as well, the metal layer 24 can be formed on the other main surface 12 b of the silicon substrate 12.

次いで、図6の(c)に示すように、図4の(a)に示す工程と同様に、シリコン基板12の一方の主面12a上に、絶縁膜22、受動素子16、及び線路20といった要素を形成する。また、図6の(c)に示すように、能動素子14を搭載すべき位置に存在する絶縁膜22を除去する。   Next, as shown in FIG. 6C, as in the step shown in FIG. 4A, the insulating film 22, the passive element 16, and the line 20 are formed on one main surface 12a of the silicon substrate 12. Form an element. Further, as shown in FIG. 6C, the insulating film 22 present at the position where the active element 14 is to be mounted is removed.

次いで、図6の(d)に示すように、能動素子14を、絶縁膜22を除去した一方の主面12a上に搭載する。次いで、能動素子14の電極14d,14e,14fと対応の受動素子16又は端子電極18をワイヤといった配線30によって配線することにより、一実施形態に係る半導体装置を製造することができる。   Next, as shown in FIG. 6D, the active element 14 is mounted on one main surface 12a from which the insulating film 22 has been removed. Next, the electrodes 14d, 14e, and 14f of the active element 14 and the corresponding passive elements 16 or terminal electrodes 18 are wired by wiring 30 such as wires, whereby the semiconductor device according to the embodiment can be manufactured.

以上、本発明の種々の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。図7は、別の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。図7に示す半導体装置10Aでは、シリコン基板12の一方の主面12aに凹部Rが形成されている。この凹部Rを画成する底面RFが、能動素子14の搭載面として用いられている。半導体装置10Aでは、凹部Rの深さを能動素子14の厚みと実質的に同じ深さすることにより、能動素子の電極14d,14e,14fの水平レベルとシリコン基板12に形成した線路20の水平レベルを揃えることができる。その結果、能動素子14と線路20とを接続するワイヤの長さを短くすることができる。その結果、配線30の寄生成分(寄生インダクタンス)を低減して、半導体装置の特性を向上することができる。   The various embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to another embodiment. In the semiconductor device 10 </ b> A shown in FIG. 7, a recess R is formed on one main surface 12 a of the silicon substrate 12. A bottom surface RF that defines the recess R is used as a mounting surface of the active element 14. In the semiconductor device 10A, the depth of the recess R is made substantially the same as the thickness of the active element 14, so that the horizontal level of the electrodes 14d, 14e, and 14f of the active element and the horizontal line 20 formed on the silicon substrate 12 are increased. Levels can be aligned. As a result, the length of the wire connecting the active element 14 and the line 20 can be shortened. As a result, the parasitic component (parasitic inductance) of the wiring 30 can be reduced and the characteristics of the semiconductor device can be improved.

10,10A…半導体装置、12…シリコン基板、12a…一方の主面、12b…他方の主面、14…能動素子、14g…第1の部分、14g…第2の部分、16…受動素子、18…端子電極、20…線路、22…絶縁膜、24…金属層、V…ビアホール。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,10A ... Semiconductor device, 12 ... Silicon substrate, 12a ... One main surface, 12b ... The other main surface, 14 ... Active element, 14g ... First part, 14g ... Second part, 16 ... Passive element, 18 ... terminal electrode, 20 ... line, 22 ... insulating film, 24 ... metal layer, V ... via hole.

Claims (8)

搭載面と該搭載面に対向する主面とを有し、前記主面から前記搭載面まで延びるビアホールが形成されたシリコン基板と、
前記ビアホール内に設けられた金属層と、
窒化物半導体を含む能動素子であり、前記金属層に接する第1の部分と、前記第1の部分の両側の部分であって前記搭載面上に設けられた第2の部分とを有する該能動素子と、
を備える半導体装置。
A silicon substrate having a mounting surface and a main surface facing the mounting surface, in which via holes extending from the main surface to the mounting surface are formed;
A metal layer provided in the via hole;
An active element including a nitride semiconductor, the active element having a first portion in contact with the metal layer, and a second portion provided on the mounting surface on both sides of the first portion. Elements,
A semiconductor device comprising:
前記能動素子はSiC基板又はGaN基板を有する、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the active element includes a SiC substrate or a GaN substrate. 前記能動素子の全周縁が、前記搭載面上に設けられている、請求項1又は2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the entire periphery of the active element is provided on the mounting surface. 半導体装置を製造する方法であって、
窒化物半導体を含む能動素子を準備する工程と、
前記能動素子をシリコン基板の搭載面上に搭載する工程と、
前記搭載面と対向する前記シリコン基板の主面から前記搭載面まで、前記能動素子の一部分のみに達するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホール内に金属層を形成する工程と、
を含む方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
Providing an active device comprising a nitride semiconductor;
Mounting the active element on a mounting surface of a silicon substrate;
Forming a via hole reaching only a part of the active element from the main surface of the silicon substrate facing the mounting surface to the mounting surface;
Forming a metal layer in the via hole;
Including methods.
半導体装置を製造する方法であって、
窒化物半導体を含む能動素子を準備する工程と、
前記シリコン基板に、該シリコン基板の搭載面から該搭載面に対向する該シリコン基板の主面まで延びるビアホールを形成する工程と、
前記ビアホール内に金属層を形成する工程と、
前記能動素子の第1の部分が前記金属層に接し、前記第1の部分の両側の前記能動素子の第2の部分が前記搭載面上に設けられるよう前記能動素子を搭載する工程と、
を含む方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
Providing an active device comprising a nitride semiconductor;
Forming a via hole in the silicon substrate extending from a mounting surface of the silicon substrate to a main surface of the silicon substrate facing the mounting surface;
Forming a metal layer in the via hole;
Mounting the active element such that a first portion of the active element is in contact with the metal layer and a second portion of the active element on both sides of the first portion is provided on the mounting surface;
Including methods.
前記能動素子はSiC基板又はGaN基板を有する、請求項4又は5に記載の方法。   The method according to claim 4 or 5, wherein the active device comprises a SiC substrate or a GaN substrate. 前記能動素子の全周縁が、前記搭載面上に設けられる、請求項4〜6の何れか一項に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the entire periphery of the active element is provided on the mounting surface. 前記能動素子をシリコン基板の搭載面上に搭載する工程の後に、前記シリコン基板の前記搭載面上に配置された伝送線路と前記能動素子とを接続する配線を形成することを特徴とする請求項4又は5に記載の方法。   The wiring for connecting the transmission line arranged on the mounting surface of the silicon substrate and the active element is formed after the step of mounting the active element on the mounting surface of the silicon substrate. The method according to 4 or 5.
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