JP2018041785A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に、図1に基づき、窒化物半導体を用いた半導体装置であって、ゲート電極の下の半導体層を裏面より除去することにより溝を形成し、この溝をSiNにより埋め込んだ構造の半導体装置について説明する。この半導体装置はGaN−HEMTであり、図1に示すように、基板910の上に、不図示の核形成層、バッファ層911、電子走行層921、電子供給層922が形成されている。電子供給層922の上には、ゲート電極931、ソース電極932、ドレイン電極933が形成されている。
次に、第1の実施の形態における半導体装置について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図2に示すように、基板10の上に、不図示の核形成層、バッファ層11、電子走行層21、電子供給層22が形成されている。電子供給層22の上には、ゲート電極31、ソース電極32、ドレイン電極33が形成されている。尚、本願においては、電子走行層21を第1の半導体層と記載し、電子供給層22を第2の半導体層と記載する場合がある。
次に、本実施の形態における半導体装置の特性について説明する。最初に、本実施の形態における半導体装置におけるオフリーク特性について説明する。図3は、本実施の形態における半導体装置のオフリーク特性を説明するために用いたシミュレーションモデルである。このモデルでは、基板10は、厚さが約370nmのSiCにより形成されており、バッファ層11の膜厚は約30nm、電子走行層21の膜厚は約600nm、電子供給層22の膜厚は約20nmである。電子供給層22の上には、膜厚が50nmのSiNにより保護膜60が形成されている。ゲート電極31の幅Lgは200nm、ゲート電極31とソース電極32との間隔Lsgは1.5μmであり、ゲート電極31とドレイン電極33との間の間隔Ldgは3.5μmである。ゲート電極31の直下に形成される溝70の深さを変えることにより、ゲート電極31の直下の領域の電子走行層21の厚さtcを変えて、シミュレーションを行った。尚、溝の幅Wtは400nmである。
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。本実施の形態における半導体装置の製造方法は、基板10となるシリコン基板の上に、窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることにより形成する。本実施の形態においては、窒化物半導体層は、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)により形成する場合について説明する。窒化物半導体層をMOCVDにより成膜する際には、Alの原料ガスにはTMA(トリメチルアルミニウム)が用いられ、Gaの原料ガスにはTMG(トリメチルガリウム)が用いられ、Nの原料ガスにはNH3(アンモニア)が用いられる。尚、窒化物半導体層は、MBE(Molecular Beam Epitaxy)により形成してもよい。
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図11に示すように、基板10の裏面10aにも、第1の中間層51、第2の中間層52、放熱層53が形成されている構造のものである。このように、基板10の裏面10aに放熱層53を形成することにより、放熱効率をより一層高めることができる。
次に、第3の実施に形態について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図16に示すように、放熱部150が、第1の中間層51とSiC膜152により形成されている構造のものである。具体的には、基板10の裏面10aに形成された溝に、最初に第1の中間層51を形成し、第1の中間層51の上にSiC膜152を形成することにより、溝が埋め込まれ、放熱部150が形成されている。SiC膜152は、ダイヤモンドほどではないが熱伝導率が高く、絶縁性も高い。よって、第1の中間層51とSiC膜152により放熱部150を形成することにより、第1の実施の形態と比べると放熱特性は若干劣るものの、放熱が良好な半導体装置を低コストで得ることができる。
次に、第4の実施に形態について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図17に示すように、放熱部250が、SiC膜252と放熱層53により形成されている構造のものである。具体的には、基板10の裏面10aに形成されている溝に、最初にSiC膜252を形成し、SiC膜252の上に放熱層53を形成することにより、溝が埋め込まれて、放熱部250が形成されている。窒化物半導体層とSiC膜252との間の付着力は、第1の実施の形態と比べると若干弱くなるおそれはあるものの、放熱が良好な半導体装置を低コストで得ることができる。尚、本実施の形態においては、放熱層53は、熱伝導率が高く絶縁性を有する材料、例えば、ダイヤモンド等により形成されている。
次に、第5の実施に形態について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図18に示すように、放熱部350が、第1の中間層51と放熱層53により形成されている構造のものである。具体的には、基板10の裏面10aに形成されている溝に、最初に第1の中間層51を形成し、第1の中間層51の上に放熱層53を形成することにより、溝が埋め込まれて、放熱部350が形成されている。第1の中間層51と放熱層53との間の付着力は、第1の実施の形態と比べると若干弱くなるおそれはあるが、放熱が良好な半導体装置を低コストで得ることができる。
次に、第6の実施の形態について説明する。本実施の形態は、半導体デバイス、電源装置及び高周波増幅器である。
(付記1)
基板の上に、化合物半導体により形成されたバッファ層と、
前記バッファ層の上に、化合物半導体により形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に、化合物半導体により形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、
前記ゲート電極の下に形成された放熱部と、
を有し、
前記ゲート電極と前記放熱部との間には、前記第2の半導体層及び第1の半導体層の全部または一部が存在しており、
前記放熱部は、放熱層と、前記バッファ層及び前記第1の半導体層と前記放熱層との間に形成された第1の中間層と、を含むものであって、
前記放熱層は、炭素を含む材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記第1の中間層と前記放熱層との間には、第2の中間層が設けられており、
前記第2の中間層は、前記第1の中間層に含まれる元素と、炭素の双方を含む材料により形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
前記第2の中間層は、SiC、AlC、SiCN、窒化炭素のうちのいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする付記2に記載の半導体装置。
(付記4)
前記第1の中間層は、SiNまたはAlNを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5)
前記第1の中間層は、SiC、AlC、SiCN、窒化炭素のうちのいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記6)
前記第2の中間層の膜厚は、10nm以下であることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7)
前記第1の中間層の膜厚は、10nm以下であることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の半導体装置。
(付記8)
前記化合物半導体は窒化物半導体であることを特徴とする付記1から7のいずれかに記載の半導体装置。
(付記9)
前記ゲート電極と前記放熱部との間の厚さは、50nm以上、500nm以下であることを特徴とする付記1から8のいずれかに記載の半導体装置。
(付記10)
前記放熱層は、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェン、ナノダイヤモンドのいずれかを含むものにより形成されていることを特徴とする付記1から9のいずれかに記載の半導体装置。
(付記11)
前記放熱部は、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間の領域の下にも形成されていることを特徴とする付記1から10のいずれかに記載の半導体装置。
(付記12)
前記放熱部は、前記ゲート電極から離れるに伴い深くなっていることを特徴とする付記11に記載の半導体装置。
(付記13)
前記放熱部は、前記ゲート電極と前記ソース電極との間の領域の下にも形成されていることを特徴とする付記1から11のいずれかに記載の半導体装置。
(付記14)
前記放熱部は、前記基板の裏面にも形成されていることを特徴とする付記1から13のいずれかに記載の半導体装置。
(付記15)
前記第1の半導体層は、GaNを含む材料により形成されており、
前記第2の半導体層は、AlGaNまたはInAlNを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1から14のいずれかに記載の半導体装置。
(付記16)
基板の上に、化合物半導体により、バッファ層、第1の半導体層、第2の半導体層を順に形成する工程と、
前記基板の裏面に溝を形成する工程と、
前記溝及び前記基板の裏面に第1の中間層を形成する工程と、
前記第1の中間層の上に放熱層を形成して前記溝を埋め込み、前記第1の中間層と前記放熱層とを含む放熱部を形成する工程と、
前記第2の半導体層の上に、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を形成する工程と、
を有し、
前記放熱部は、前記ゲート電極の下に形成されており、
前記放熱層は、炭素を含む材料により形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記17)
前記第1の中間層を形成する工程の後、
前記第1の中間層の上に、第2の中間層を形成する工程を有し、
前記放熱層は、前記第2の中間層の上に形成されるものであって、
前記第2の中間層は、前記第1の中間層に含まれる元素と、炭素の双方を含む材料により形成されていることを特徴とする付記16に記載の半導体装置の製造方法。
(付記18)
前記放熱部を形成した後、
前記基板の裏面に形成されている放熱部を除去する工程を有することを特徴とする付記16または17に記載の半導体装置の製造方法。
(付記19)
付記1から15のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電源装置。
(付記20)
付記1から15のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする増幅器。
11 バッファ層
21 電子走行層(第1の半導体層)
21a 2DEG
22 電子供給層(第2の半導体層)
31 ゲート電極
32 ソース電極
33 ドレイン電極
50 放熱部
51 第1の中間層
52 第2の中間層
53 放熱層
Claims (11)
- 基板の上に、化合物半導体により形成されたバッファ層と、
前記バッファ層の上に、化合物半導体により形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に、化合物半導体により形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、
前記ゲート電極の下に形成された放熱部と、
を有し、
前記ゲート電極と前記放熱部との間には、前記第2の半導体層及び第1の半導体層の全部または一部が存在しており、
前記放熱部は、放熱層と、前記バッファ層及び前記第1の半導体層と前記放熱層との間に形成された第1の中間層と、を含むものであって、
前記放熱層は、炭素を含む材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の中間層と前記放熱層との間には、第2の中間層が設けられており、
前記第2の中間層は、前記第1の中間層に含まれる元素と、炭素の双方を含む材料により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第2の中間層は、SiC、AlC、SiCN、窒化炭素のうちのいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記第1の中間層は、SiNまたはAlNを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1の中間層は、SiC、AlC、SiCN、窒化炭素のうちのいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記化合物半導体は窒化物半導体であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記放熱層は、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェン、ナノダイヤモンドのいずれかを含むものにより形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記放熱部は、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間の領域の下にも形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記放熱部は、前記ゲート電極と前記ソース電極との間の領域の下にも形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記放熱部は、前記基板の裏面にも形成されていることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の半導体装置。
- 基板の上に、化合物半導体により、バッファ層、第1の半導体層、第2の半導体層を順に形成する工程と、
前記基板の裏面に溝を形成する工程と、
前記溝及び前記基板の裏面に第1の中間層を形成する工程と、
前記第1の中間層の上に放熱層を形成して前記溝を埋め込み、前記第1の中間層と前記放熱層とを含む放熱部を形成する工程と、
前記第2の半導体層の上に、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を形成する工程と、
を有し、
前記放熱部は、前記ゲート電極の下に形成されており、
前記放熱層は、炭素を含む材料により形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020003436A1 (ja) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、および、半導体装置の製造方法 |
WO2020255259A1 (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
WO2023013143A1 (ja) * | 2021-08-06 | 2023-02-09 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体装置、半導体モジュール、および無線通信装置 |
WO2023058147A1 (ja) * | 2021-10-06 | 2023-04-13 | 日本電信電話株式会社 | 半導体装置 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI683370B (zh) * | 2019-03-12 | 2020-01-21 | 環球晶圓股份有限公司 | 半導體元件及其製造方法 |
KR102261836B1 (ko) * | 2019-07-11 | 2021-06-08 | 국방과학연구소 | 반도체소자 제조 방법 |
CN111613669B (zh) * | 2020-06-02 | 2022-05-31 | 华南师范大学 | 具有高击穿电压的AlGaN高电子迁移率晶体管及其制备方法 |
WO2022088055A1 (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | 华为技术有限公司 | 一种半导体器件及其制造方法 |
CN116868334A (zh) * | 2021-02-26 | 2023-10-10 | 华为技术有限公司 | 一种半导体器件、电子设备及半导体器件的制备方法 |
CN116544321B (zh) * | 2023-07-06 | 2024-04-02 | 季华实验室 | 发光芯片的制备方法、发光芯片以及显示面板 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007128994A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | New Japan Radio Co Ltd | 半導体装置 |
JP2007157829A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
JP2010067662A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2010157603A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置の製造方法 |
JP2012513675A (ja) * | 2008-12-22 | 2012-06-14 | レイセオン カンパニー | ダイアモンド層を有する窒化ガリウム・デバイスの製造 |
JP2014060427A (ja) * | 2013-11-11 | 2014-04-03 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
US20150056763A1 (en) * | 2013-08-22 | 2015-02-26 | Karl D. Hobart | Selective deposition of diamond in thermal vias |
JP2015060893A (ja) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03242941A (ja) | 1990-02-21 | 1991-10-29 | Murata Mfg Co Ltd | 電界効果型半導体装置 |
JP2008117885A (ja) | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
JP5678517B2 (ja) | 2010-08-23 | 2015-03-04 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
US8657465B2 (en) * | 2011-08-31 | 2014-02-25 | Osram Sylvania Inc. | Light emitting diode lamp assembly |
KR101956084B1 (ko) * | 2012-08-07 | 2019-03-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 |
US9954112B2 (en) * | 2015-01-26 | 2018-04-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US9653613B2 (en) * | 2015-02-27 | 2017-05-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
2016
- 2016-09-06 JP JP2016173414A patent/JP6759885B2/ja active Active
-
2017
- 2017-08-18 US US15/680,802 patent/US10242936B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007128994A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | New Japan Radio Co Ltd | 半導体装置 |
JP2007157829A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
JP2010067662A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2012513675A (ja) * | 2008-12-22 | 2012-06-14 | レイセオン カンパニー | ダイアモンド層を有する窒化ガリウム・デバイスの製造 |
JP2010157603A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置の製造方法 |
US20150056763A1 (en) * | 2013-08-22 | 2015-02-26 | Karl D. Hobart | Selective deposition of diamond in thermal vias |
JP2015060893A (ja) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
JP2014060427A (ja) * | 2013-11-11 | 2014-04-03 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020003436A1 (ja) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、および、半導体装置の製造方法 |
JPWO2020003436A1 (ja) * | 2018-06-28 | 2021-01-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、および、半導体装置の製造方法 |
GB2589484A (en) * | 2018-06-28 | 2021-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
GB2589484B (en) * | 2018-06-28 | 2022-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
WO2020255259A1 (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JPWO2020255259A1 (ja) * | 2019-06-18 | 2021-10-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP7217808B2 (ja) | 2019-06-18 | 2023-02-03 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
WO2023013143A1 (ja) * | 2021-08-06 | 2023-02-09 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体装置、半導体モジュール、および無線通信装置 |
WO2023058147A1 (ja) * | 2021-10-06 | 2023-04-13 | 日本電信電話株式会社 | 半導体装置 |
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