JP2013098274A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.
例えば、化合物半導体を用いた電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)は、優れた高周波特性を有し、マイクロ波/ミリ波/サブミリ波帯で動作する半導体装置(例えば、電力増幅装置やスイッチング装置)として広く実用化されている。このような電力増幅装置やスイッチング装置においては、ソース電極下にVIAホール(バイアホール(貫通孔))と呼ばれるコンタクトホールを形成している。 For example, a field effect transistor (FET) using a compound semiconductor has excellent high-frequency characteristics and operates in a microwave / millimeter wave / submillimeter wave band (for example, a power amplification device or a switching device). ) Is widely put into practical use. In such a power amplifying device or switching device, a contact hole called a VIA hole (via hole (through hole)) is formed under the source electrode.
しかし、このような半導体装置に形成されるVIAホールは、互いのホール間隔が狭いため、高密度にVIAホールが並んで形成される。このとき、VIAホールの並ぶ方向と、化合物半導体(GaAs、SiC等)結晶のへき開面(Cleaved Facets)方向とが一致すると、素子が割れやすくなり、その結果、素子の形成歩留りを低下させてしまうという問題があった。 However, since the VIA holes formed in such a semiconductor device have a narrow hole interval, the VIA holes are formed side by side with high density. At this time, if the direction in which the VIA holes are aligned and the cleaved facets direction of the compound semiconductor (GaAs, SiC, etc.) crystal coincide with each other, the device is easily broken, and as a result, the device formation yield is lowered. There was a problem.
本実施の形態が解決しようとする課題は、VIAホールを高密度に形成したとしても半導体素子が割れやすくなるのを防止し、素子の形成歩留りを向上させることができる半導体装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present embodiment is to provide a semiconductor device capable of preventing the semiconductor element from being easily broken even if the VIA holes are formed at a high density and improving the formation yield of the element. is there.
本実施の形態に係る半導体装置は、基板と、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極と、VIAホールと、接地電極とを備える。ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極は、基板の第1表面に配置され、それぞれ複数のフィンガーを有する。VIAホールは、ソース電極の下部に配置される。接地電極は、基板の第1表面とは反対側の第2表面に配置され、VIAホールを介してソース電極に接続される。ここで、VIAホールは、基板を形成する化合物半導体結晶のへき開方向とは異なる方向に沿って配置される。 The semiconductor device according to the present embodiment includes a substrate, a gate electrode, a source electrode and a drain electrode, a VIA hole, and a ground electrode. The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode are disposed on the first surface of the substrate and each have a plurality of fingers. The VIA hole is disposed below the source electrode. The ground electrode is disposed on the second surface opposite to the first surface of the substrate, and is connected to the source electrode through the VIA hole. Here, the VIA holes are arranged along a direction different from the cleavage direction of the compound semiconductor crystal forming the substrate.
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下において、同じ要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Next, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following, the same elements are denoted by the same reference numerals to avoid duplication of explanation and to simplify the explanation. It should be noted that the drawings are schematic and different from the actual ones. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 The embodiment described below exemplifies an apparatus and a method for embodying the technical idea, and the embodiment does not specify the arrangement of each component as described below. This embodiment can be modified in various ways within the scope of the claims.
(半導体素子構造)
実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成の拡大図は、図1(a)に示すように表され、図1(a)のJ部分の拡大図は、図1(b)に示すように表され、図1(a)に示す半導体装置に形成されるVIAホールの形成パターンは、図1(c)に例示される。また、実施の形態に係る半導体装置の構成例1〜5は、それぞれ図3〜図6に示すように表される。図3〜図6のそれぞれにおいて、(a)は、図1(b)のI−I線に沿う模式的断面構造図であり、(b)は図1(b)のII−II線に沿う模式的断面構造図である。
(Semiconductor element structure)
An enlarged view of a schematic planar pattern configuration of the semiconductor device according to the embodiment is represented as shown in FIG. 1A, and an enlarged view of a portion J in FIG. 1A is shown in FIG. The formation pattern of the VIA hole formed in the semiconductor device shown in FIG. 1A is illustrated in FIG. Further, Configuration Examples 1 to 5 of the semiconductor device according to the embodiment are represented as shown in FIGS. In each of FIGS. 3 to 6, (a) is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line II in FIG. 1B, and (b) is taken along line II-II in FIG. 1B. It is a typical section structure figure.
実施の形態に係る半導体装置は、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110の第1表面に配置され、それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極124、ソースフィンガー電極120およびドレインフィンガー電極122と、半絶縁性基板110の第1表面に配置され、ゲートフィンガー電極124およびドレインフィンガー電極122ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成した複数のゲート端子電極G1,G2,…,G6、およびドレイン端子電極D1,D2,…,D6と、各ソースフィンガー電極120の下部に配置されたVIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71と、半絶縁性基板110の第1表面と反対側の第2表面に配置され、VIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71を介してソースフィンガー電極120に接続された接地電極125とを備える。
The semiconductor device according to the embodiment includes a
ソースフィンガー電極120の下部に形成されるVIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71の内壁に形成されたバリア金属層(図示省略)およびバリア金属層上に形成されVIAホールを充填する充填金属層132を介して、ソースフィンガー電極120は、接地電極125に接続されている。
A VIA hole SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC61, SC62, SC71 formed on the inner wall of the
半絶縁性基板110は、GaAs基板、SiC基板、GaN基板、SiC基板上にGaNエピタキシャル層を形成した基板、SiC基板上にGaN/AlGaNからなるヘテロ接合エピタキシャル層を形成した基板、サファイア基板、若しくはダイヤモンド基板のいずれかである。
The
ここで、一旦、図7に転じると、図7(a)は、比較例に係る半導体装置の模式的平面パターン構成の拡大図であり、図7(b)は、図7(a)に示した比較例に係る半導体装置に形成されたVIAホールの形成パターンを例示している。比較例に係る半導体装置においても、ソースフィンガー電極120の下部にVIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71が配置されており、VIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71の内壁に形成されたバリア金属層(図示省略)およびバリア金属層上に形成されVIAホールを充填する充填金属層(図示省略)を介して、ソースフィンガー電極120は、接地電極(図示省略)に接続される。
Here, once turning to FIG. 7, FIG. 7A is an enlarged view of a schematic planar pattern configuration of a semiconductor device according to a comparative example, and FIG. 7B is shown in FIG. 2 illustrates a VIA hole formation pattern formed in the semiconductor device according to the comparative example. Also in the semiconductor device according to the comparative example, VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC61, SC62, SC71 are arranged below the
図7において、D線は、比較例に係る半導体装置を形成する化合物半導体結晶のへき開面方向を示している。半導体結晶としては、例えば、ガリウムヒ素(GaAs)基板結晶、炭化ケイ素(SiC)基板結晶や、基板上に形成された窒化物系化合物半導体(例えば、窒化ガリウム(GaN))の結晶などが挙げられる。化合物半導体結晶のへき開面は、例えば、GaAs結晶基板は(011)面であり、SiC結晶基板は(01−10)面である。 In FIG. 7, line D indicates the cleavage plane direction of the compound semiconductor crystal forming the semiconductor device according to the comparative example. Examples of the semiconductor crystal include a gallium arsenide (GaAs) substrate crystal, a silicon carbide (SiC) substrate crystal, and a nitride compound semiconductor (eg, gallium nitride (GaN)) crystal formed on the substrate. . The cleavage plane of the compound semiconductor crystal is, for example, a (011) plane for a GaAs crystal substrate and a (01-10) plane for a SiC crystal substrate.
実施の形態に係る半導体装置および比較例に係る半導体装置で用いられる化合物半導体結晶(GaN、SiC)のへき開面方向の例は、模式的に図8に示すように表される。化合物半導体結晶(GaN、SiC)のへき開面は、図8に示すように、例えば(10−10)、(1−100)、(01−10)、若しくは(−1010)、(−1100)、(0−110)である。 An example of the cleavage plane direction of the compound semiconductor crystal (GaN, SiC) used in the semiconductor device according to the embodiment and the semiconductor device according to the comparative example is schematically represented as shown in FIG. As shown in FIG. 8, the cleavage plane of the compound semiconductor crystal (GaN, SiC) is, for example, (10-10), (1-100), (01-10), (-1010), (-1100), (0-110).
図9は、実施の形態に係る半導体装置および比較例に係る半導体装置で用いられる半導体基板ウェハ(GaN、SiC)の上面を例示している。オリエンテーションフラット(OF)は、へき開面(例えば(01−01)面)を認識するために形成され、ウェハ1の上面にデバイスを作製する際に、へき開面方位に対する角度調整などの基準として用いられる。図9においては、化合物半導体結晶(GaN、SiC)のへき開面方向の6回対象方向A−A、B−B、C−Cが例示されている。
FIG. 9 illustrates the upper surface of a semiconductor substrate wafer (GaN, SiC) used in the semiconductor device according to the embodiment and the semiconductor device according to the comparative example. The orientation flat (OF) is formed for recognizing a cleavage plane (for example, (01-01) plane), and is used as a reference for adjusting the angle with respect to the cleavage plane orientation when a device is formed on the upper surface of the
一方、実施の形態に係る半導体装置および比較例に係る半導体装置で用いられる半導体基板(GaAs、Si)の面方位を例示する模式図であって、(100)面の例は図10(a)に示すように表され、(001面)の例は図10(b)に示すように表される。図10(a)の例では、オリエンテーションフラット(OF)に垂直な<011>方向若しくは、オリエンテーションフラット(OF)に平行な<011>方向がへき開面方向となり、図10(b)の例では、オリエンテーションフラット(OF)に垂直な<110>方向若しくは、オリエンテーションフラット(OF)に平行な<01―1>方向がへき開面方向となる。 On the other hand, FIG. 10A is a schematic view illustrating the plane orientation of a semiconductor substrate (GaAs, Si) used in the semiconductor device according to the embodiment and the semiconductor device according to the comparative example, and an example of the (100) plane is shown in FIG. An example of (001 plane) is expressed as shown in FIG. In the example of FIG. 10A, the <011> direction perpendicular to the orientation flat (OF) or the <011> direction parallel to the orientation flat (OF) is the cleavage plane direction. In the example of FIG. The <110> direction perpendicular to the orientation flat (OF) or the <01-1> direction parallel to the orientation flat (OF) is the cleavage plane direction.
図7に示すような半導体装置に形成されるVIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71は、互いのホール間隔が狭い(例えば、D線方向のホール間隔は、約200μm程度であり、D線方向のホール幅は、約20〜30μm程度である)ため、VIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71が高密度に並んで形成される。そして、図7の比較例に係る半導体装置のように、VIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71の並ぶ方向と、化合物半導体結晶のへき開面方向(D線)とが一致すると、半導体素子が割れやすくなり、その結果、素子の形成歩留りを低下させてしまう。 VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC61, SC62, SC71 formed in the semiconductor device as shown in FIG. 7 have a narrow hole interval (for example, the hole interval in the D-line direction is about 200 μm). VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC61, SC62, and SC71 are formed side by side with a high density because the hole width in the D-line direction is about 20 to 30 μm. Then, as in the semiconductor device according to the comparative example of FIG. 7, the alignment direction of the VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC61, SC62, SC71 and the cleavage plane direction (D line) of the compound semiconductor crystal. If they coincide with each other, the semiconductor element is easily broken, and as a result, the yield of the element is lowered.
再び図1に戻って、実施の形態に係る半導体装置によれば、VIAホールSC11,SC21,SC31,…,SC61,SC71をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC12,SC22,SC32,…,SC52,SC62をソースフィンガー電極120の他方の側(第2の位置)の下部に形成配置している。すなわち、互いに隣接するVIAホールSC(例えば、VIAホールSC11とVIAホールSC12)同士は、互い違いに第1の位置と第2の位置に形成配置されている(異なる線上に沿って、互い違いにそれぞれが形成配置されている)。
Returning to FIG. 1 again, according to the semiconductor device of the embodiment, the VIA holes SC11, SC21, SC31,..., SC61, SC71 are formed in the lower part of one side (first position) of the
これにより、実施の形態に係る半導体装置に形成配置されるVIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71は、比較例のVIAホールと比べると、へき開方向とは異なる方向にバラつきをもたせて配置されており、化合物半導体結晶のへき開面方向に高密度に(近接に)並んで形成されない。したがって、半導体素子は割れにくくなり、素子の形成歩留りを低下させてしまうといった問題を回避することができる。 Thereby, the VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC61, SC62, and SC71 formed and arranged in the semiconductor device according to the embodiment are in a direction different from the cleavage direction as compared with the VIA hole of the comparative example. They are arranged with variation, and are not formed side by side with high density (close proximity) in the cleavage plane direction of the compound semiconductor crystal. Therefore, it is possible to avoid the problem that the semiconductor element is hardly broken and the formation yield of the element is lowered.
(構造例1)
実施の形態に係る半導体装置の構成例1は、図2(a)に示すように、p+型の半導体基板110aと、p+型の半導体基板110aの第1表面上に配置されたp型のエピタキシャル成長層112aと、p型のエピタキシャル成長層112a上に配置されたn+型のソース領域126・ドレイン領域128と、ソース領域126・ドレイン領域128間のp+型の半導体基板110a上に配置されたゲート絶縁膜123と、ソース領域126上に配置されたソースフィンガー電極120、ゲート絶縁膜123上に配置されたゲートフィンガー電極124およびドレイン領域128上に配置されたドレインフィンガー電極122とを備える。
(Structural example 1)
As shown in FIG. 2A, the configuration example 1 of the semiconductor device according to the embodiment includes a p + -
ソースフィンガー電極120の下部には、図2(b)に示すように、VIAホールSCが配置され、p+型の半導体基板110aの第1表面と反対側の第2表面に接地電極125が配置される。ソースフィンガー電極120は、ソースフィンガー電極120の下部に形成されたVIAホールSCの内壁に形成されたバリア金属層(図示省略)およびバリア金属層上に形成されVIAホールを充填する充填金属層132を介して、接地電極125に接続されている。図2に示す構成例1では、SiC系のMOSトランジスタ(Metal-Oxide-Semiconductor Transistor)が示されている。
As shown in FIG. 2B, a VIA hole SC is disposed below the
(構造例2)
実施の形態に係る半導体装置の構成例2は、図3(a)に示すように、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110の第1表面上に配置された窒化物系化合物半導体層112と、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上に配置されたソースフィンガー電極(S)120、ゲートフィンガー電極(G)124およびドレインフィンガー電極(D)122とを備える。窒化物系化合物半導体層112とアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118との界面には、2次元電子ガス(2DEG:Two Dimensional Electron Gas)層116が形成されている。
(Structural example 2)
Configuration example 2 of the semiconductor device according to the embodiment includes a
ソースフィンガー電極120の下部には、図3(b)に示すように、VIAホールSCが配置され、半絶縁性基板110の第1表面と反対側の第2表面に接地電極125が配置される。ソースフィンガー電極120は、ソースフィンガー電極120の下部に形成されたVIAホールSCの内壁に形成されたバリア金属層(図示省略)およびバリア金属層上に形成されVIAホールを充填する充填金属層132を介して、接地電極125に接続されている。図3に示す構成例2では、GaN系の高電子移動度トランジスタ(HEMT:High Electron Mobility Transistor)が示されている。
As shown in FIG. 3B, the VIA hole SC is disposed below the
(構造例3)
実施の形態に係る半導体装置の構成例3は、図4(a)に示すように、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110の第1表面上に配置された窒化物系化合物半導体層112と、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたソース領域126およびドレイン領域128と、ソース領域126上に配置されたソースフィンガー電極(S)120、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたゲートフィンガー電極(G)124およびドレイン領域128上に配置されたドレインフィンガー電極(D)122とを備える。窒化物系化合物半導体層112とゲートフィンガー電極(G)124との界面には、ショットキーコンタクト(Schottky Contact)が形成されている。
(Structural example 3)
Configuration example 3 of the semiconductor device according to the embodiment includes a
ソースフィンガー電極120の下部には、図4(b)に示すように、VIAホールSCが配置され、半絶縁性基板110の第1表面と反対側の第2表面に接地電極125が配置される。ソースフィンガー電極120は、ソースフィンガー電極120の下部に形成されたVIAホールSCの内壁に形成されたバリア金属層(図示省略)およびバリア金属層上に形成されVIAホールを充填する充填金属層132を介して、接地電極125に接続されている。図4に示す構成例3では、GaN系の金属−半導体電界効果トランジスタ(MESFET:Metal Semiconductor Field Effect Transistor)が示されている。
As shown in FIG. 4B, the VIA hole SC is disposed below the
尚、半絶縁性基板110としてGaAs半絶縁性基板を使用し、窒化物系化合物半導体層112の代わりにGaAs系の化合物半導体層を適用しても良い。その場合には、図4に示す構成例3では、GaAs系のMESFETが示される。
Alternatively, a GaAs semi-insulating substrate may be used as the
(構造例4)
実施の形態に係る半導体装置の構成例4は、図5(a)に示すように、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110の第1表面上に配置された窒化物系化合物半導体層112と、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上に配置されたソースフィンガー電極(S)120およびドレインフィンガー電極(D)122と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上のリセス部に配置されたゲートフィンガー電極(G)124とを備える。窒化物系化合物半導体層112とアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118との界面には、2DEG層116が形成されている。
(Structural example 4)
Configuration example 4 of the semiconductor device according to the embodiment includes a
ソースフィンガー電極120の下部には、図5(b)に示すように、VIAホールSCが配置され、半絶縁性基板110の第1表面と反対側の第2表面に接地電極125が配置される。ソースフィンガー電極120は、ソースフィンガー電極120の下部に形成されたVIAホールSCの内壁に形成されたバリア金属層(図示省略)およびバリア金属層上に形成されVIAホールを充填する充填金属層132を介して、接地電極125に接続されている。図5に示す構成例4では、HEMTが示されている。
As shown in FIG. 5B, the VIA hole SC is disposed below the
(構造例5)
実施の形態に係る半導体装置の構成例5は、図6(a)に示すように、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110の第1表面上に配置された窒化物系化合物半導体層112と、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上に配置されたソースフィンガー電極(S)120およびドレインフィンガー電極(D)122と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上の2段リセス部に配置されたゲートフィンガー電極124とを備える。窒化物系化合物半導体層112とアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118との界面には、2DEG層116が形成されている。
(Structural example 5)
Configuration example 5 of the semiconductor device according to the embodiment includes a
ソースフィンガー電極120の下部には、図6(b)に示すように、VIAホールSCが配置され、半絶縁性基板110の第1表面と反対側の第2表面に接地電極125が配置される。ソースフィンガー電極120は、ソースフィンガー電極120の下部に形成されたVIAホールSCの内壁に形成されたバリア金属層(図示省略)およびバリア金属層上に形成されVIAホールを充填する充填金属層132を介して、接地電極125に接続されている。図6に示す構成例5では、HEMTが示されている。
As shown in FIG. 6B, a VIA hole SC is disposed below the
ソースフィンガー電極120およびドレインフィンガー電極122は、例えば、Ti/Alなどで形成される。ゲートフィンガー電極124は、例えばNi/Auなどで形成することができる。
The
なお、半導体装置140において、ゲートフィンガー電極124、ソースフィンガー電極120およびドレインフィンガー電極122の長手方向のパターン長は、動作周波数が高くなるにつれて、短く設定される。例えば、ミリ波帯においては、パターン長は、約25μm〜50μmである。
In the semiconductor device 140, the pattern lengths in the longitudinal direction of the
また、ソースフィンガー電極120の幅は、例えば、約40〜50μm程度であり、ソースフィンガー電極120の長さ(長手方向のサイズ)は、例えば、約70μm程度である。VIAホールSCの幅は、例えば、約20〜30μm程度であり、VIAホールSCの長さ(長手方向のサイズ)は、例えば、約50μm程度である。ソースフィンガー電極120のうち、VIAホールSCが形成されない余白部分の寸法は、上下左右とも約10μmずつである。なお、VIAホールSCの形状は、図1などに示したように、長方形状に形成することもできるし、例えば、正方形状に形成してもよい。
The width of the
(変形例1)
図11(a)は、実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成の変形例1の拡大図であり、図11(b)は、図11(a)に示す半導体装置に形成されるVIAホールの形成パターンを例示している。
(Modification 1)
FIG. 11A is an enlarged view of
図11に示すように、実施の形態に係る半導体装置の変形例1によれば、VIAホールSC11をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC12をソースフィンガー電極120の中央部(第3の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC21をソースフィンガー電極120の他方の側(第2の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC22をソースフィンガー電極120の中央部(第3の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC131をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部に形成配置し、…、VIAホールSC61をソースフィンガー電極120の他方の側(第2の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC62をソースフィンガー電極120の中央部(第3の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC71をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部に形成配置している。すなわち、隣接するVIAホールSC(例えば、VIAホールSC11とVIAホールSC12とVIAホールSC21)は、互い違いに第1の位置と第3の位置と第2の位置にそれぞれが形成配置されている(異なる線上に沿って、互い違いにそれぞれが形成配置されている)。
As shown in FIG. 11, according to the first modification of the semiconductor device according to the embodiment, the VIA hole SC11 is formed and arranged below the one side (first position) of the
(変形例2)
図12(a)は、実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成の変形例2の拡大図であり、図12(b)は、図12(a)に示す半導体装置に形成されるVIAホールの形成パターンを例示している。
(Modification 2)
12A is an enlarged view of a second modification of the schematic planar pattern configuration of the semiconductor device according to the embodiment, and FIG. 12B is formed in the semiconductor device shown in FIG. The formation pattern of a VIA hole is illustrated.
図12に示すように、実施の形態に係る半導体装置の変形例2によれば、VIAホールSC11およびSC12をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC21およびSC22をソースフィンガー電極120の他方の側(第2の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC31およびSC32をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部に形成配置し、…、VIAホールSC61およびSC62をソースフィンガー電極120の他方の側(第2の位置)の下部に形成配置し、VIAホールSC71(およびSC72)をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部に形成配置している。すなわち、隣接するVIAホールSC(例えば、VIAホールSC11およびSC12とVIAホールSC21およびSC22)は、2組ずつ互い違いに第1の位置と第2の位置にそれぞれが形成配置されている(2組ずつ、異なる線上に沿って互い違いにそれぞれ形成配置されている)。
As shown in FIG. 12, according to the second modification of the semiconductor device according to the embodiment, the VIA holes SC11 and SC12 are formed and arranged below the one side (first position) of the
(変形例3)
図13(a)は、実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成の変形例3の拡大図であり、図13(b)は、図13(a)に示す半導体装置に形成されるVIAホールの形成パターンを例示している。
(Modification 3)
FIG. 13A is an enlarged view of
図13に示すように、実施の形態に係る半導体装置の変形例3によれば、2組のVIAホールSC11をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と他方の側(第2の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、1組のVIAホールSC12をソースフィンガー電極120の中央部(第3の位置)の下部に形成配置し、2組のVIAホールSC21をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と他方の側(第2の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、1組のVIAホールSC22をソースフィンガー電極120の中央部(第3の位置)の下部に形成配置し、…、1組のVIAホールSC62をソースフィンガー電極120の中央部(第3の位置)の下部に形成配置し、2組のVIAホールSC71をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と他方の側(第2の位置)の下部にそれぞれ形成配置している。すなわち、隣接するVIAホールSC(例えば、2組のVIAホールSC11と、1組のVIAホールSC12)は、互い違いに、第1の位置および第2の位置と、第3の位置とにそれぞれが形成配置されている(2組のVIAホールSC11と1組のVIAホールSC12とは、異なる線上に沿って互い違いにそれぞれが形成配置されている)。
As shown in FIG. 13, according to the third modification of the semiconductor device according to the embodiment, two sets of VIA holes SC <b> 11 are arranged on the lower side on one side (first position) of the
(変形例4)
図14(a)は、実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成の変形例4の拡大図であり、図14(b)は、図14(a)に示す半導体装置に形成されるVIAホールの形成パターンを例示している。
(Modification 4)
FIG. 14A is an enlarged view of Modification 4 of the schematic planar pattern configuration of the semiconductor device according to the embodiment, and FIG. 14B is formed in the semiconductor device shown in FIG. The formation pattern of a VIA hole is illustrated.
図14に示すように、実施の形態に係る半導体装置の変形例4によれば、2組のVIAホールSC11をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と中央部(第3の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、2組のVIAホールSC12をソースフィンガー電極120の他方の側(第2の位置)の下部と中央部(第3の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、2組のVIAホールSC21をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と他方の側(第2の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、…、2組のVIAホールSC61をソースフィンガー電極120の他方の側(第2の位置)の下部と中央部(第3の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、2組のVIAホールSC62をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と他方の側(第2の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、2組のVIAホールSC71をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と中央部(第3の位置)の下部にそれぞれ形成配置している。すなわち、隣接するVIAホールSC(例えば、2組のVIAホールSC11と2組のVIAホールSC12と2組のVIAホールSC21)は、互い違いに、第1の位置および第2の位置と、第2の位置および第3の位置と、第1の位置および第2の位置にそれぞれが形成配置されている(隣接する2組のVIAホールのうち少なくとも一方のVIAホール同士は、それぞれが異なる線上に沿って形成配置されている)。
As shown in FIG. 14, according to the fourth modification of the semiconductor device according to the embodiment, two sets of VIA holes SC <b> 11 are arranged on the lower side and the central part (first side) of one side (first position) of the
(変形例5)
図15(a)は、実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成の変形例5の拡大図であり、図15(b)は、図15(a)に示す半導体装置に形成されるVIAホールの形成パターンを例示している。
(Modification 5)
FIG. 15A is an enlarged view of
図15に示すように、実施の形態に係る半導体装置の変形例5によれば、2組のVIAホールSC11をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と中央部(第3の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、2組のVIAホールSC12をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と他方の側(第2の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、2組のVIAホールSC21をソースフィンガー電極120の中央部(第3の位置)の下部と他方の側(第2の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、…、2組のVIAホールSC61をソースフィンガー電極120の他方の側(第2の位置)の下部と中央部(第3の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、2組のVIAホールSC62をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と他方の側(第2の位置)の下部にそれぞれ形成配置し、2組のVIAホールSC71をソースフィンガー電極120の一方の側(第1の位置)の下部と中央部(第3の位置)の下部にそれぞれ形成配置している。すなわち、隣接するVIAホールSC(例えば、2組のVIAホールSC11と2組のVIAホールSC12と2組のVIAホールSC21)は、互い違いに、第1の位置および第3の位置と、第1の位置および第2の位置と、第2の位置および第3の位置にそれぞれが形成配置されている(隣接する2組のVIAホールのうち少なくとも一方のVIAホール同士は、それぞれが異なる線上に沿って形成配置されている)。
As shown in FIG. 15, according to the fifth modification of the semiconductor device according to the embodiment, two sets of VIA holes SC <b> 11 are arranged at the lower part and the central part (first part) on one side (first position) of the
このように、実施の形態に係る半導体装置の変形例1〜5に形成配置されるVIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71は、比較例のVIAホールと比べると、へき開方向とは異なる方向にバラつきをもたせて配置されており、化合物半導体結晶のへき開面方向に高密度に(近接に)並んで形成されることがない。したがって、半導体素子は割れにくくなり、素子の形成歩留りを低下させてしまうといった問題を回避することができる。 Thus, the VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC61, SC62, SC71 formed and arranged in the first to fifth modifications of the semiconductor device according to the embodiment are compared with the VIA holes of the comparative example. They are arranged with a variation in a direction different from the cleavage direction, and are not formed side by side with high density (closely) in the cleavage plane direction of the compound semiconductor crystal. Therefore, it is possible to avoid the problem that the semiconductor element is hardly broken and the formation yield of the element is lowered.
以上説明した実施形態によれば、VIAホールを高密度に形成したとしても半導体素子が割れやすくなるのを防止し、素子の形成歩留りを向上させることができる半導体装置を提供することができる。 According to the embodiment described above, it is possible to provide a semiconductor device capable of preventing the semiconductor element from being easily broken even if the VIA holes are formed at a high density, and improving the formation yield of the element.
[その他の実施の形態]
実施の形態およびその変形例1〜5に係る半導体装置を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
[Other embodiments]
Although the semiconductor device according to the embodiment and its
実施の形態およびその変形例1〜5に係る半導体装置において、半導体のn型・p型の導電型を逆にしてもよい。
In the semiconductor device according to the embodiment and its
なお、実施の形態に係る半導体装置としては、FET、HEMTに限らず、LDMOS(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)やヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT:Hetero-junction Bipolar Transistor)などの増幅素子なども適用できることは言うまでもない。 The semiconductor device according to the embodiment is not limited to an FET or HEMT, but an amplifying element such as a Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (LDMOS) or a heterojunction bipolar transistor (HBT). Needless to say, the above can also be applied.
このように、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。 As described above, various embodiments that are not described herein are included.
1…ウェハ
110…半絶縁性基板
110a…半導体基板
112…窒化物系化合物半導体層(GaNエピタキシャル成長層)
112a…エピタキシャル成長層
116…2次元電子ガス(2DEG)層
118…アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)
120…ソースフィンガー電極
122…ドレインフィンガー電極
124…ゲートフィンガー電極
125…接地電極
126…ソース領域
128…ドレイン領域
132…充填金属層
G(G1,G2,…,G10)…ゲート端子電極
D(D1,D2,…,D10)…ドレイン端子電極
SC(SC11,SC12,SC21,SC22,…,SC61,SC62,SC71)…VIAホール
S…ソース端子電極
OF…オリエンテーションフラット
DESCRIPTION OF
112a ...
120 ...
Claims (5)
前記基板の第1表面に配置され、それぞれ複数のフィンガーを有するゲート電極、ソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極の下部に配置されたVIAホールと、
前記基板の第1表面とは反対側の第2表面に配置され、前記VIAホールを介して前記ソース電極に接続された接地電極と
を備え、
前記VIAホールは、前記基板を形成する化合物半導体結晶のへき開方向とは異なる方向に沿って配置されることを特徴とする半導体装置。 A substrate,
A gate electrode, a source electrode and a drain electrode, each disposed on a first surface of the substrate, each having a plurality of fingers;
A VIA hole disposed under the source electrode;
A ground electrode disposed on a second surface opposite to the first surface of the substrate and connected to the source electrode through the VIA hole;
The VIA hole is arranged along a direction different from the cleavage direction of the compound semiconductor crystal forming the substrate.
前記VIAホールは、窒化物系化合物半導体層を形成する化合物半導体結晶のへき開方向とは異なる方向に沿って配置されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device further includes a nitride compound semiconductor layer disposed on the substrate,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the VIA hole is arranged along a direction different from a cleavage direction of the compound semiconductor crystal forming the nitride-based compound semiconductor layer.
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