JPH0491441A - Manufacture of field-effect transistor - Google Patents

Manufacture of field-effect transistor

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JPH0491441A
JPH0491441A JP20381190A JP20381190A JPH0491441A JP H0491441 A JPH0491441 A JP H0491441A JP 20381190 A JP20381190 A JP 20381190A JP 20381190 A JP20381190 A JP 20381190A JP H0491441 A JPH0491441 A JP H0491441A
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JP
Japan
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electrode
metal
hole
semiconductor substrate
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP20381190A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehiko Kameyama
武彦 亀山
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mining Co Ltd
Nikko Kyodo Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0491441A publication Critical patent/JPH0491441A/en
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Abstract

PURPOSE:To uniformly open a hole for connecting a source electrode to the other main surface of a semiconductor substrate in a short time by etching by forming a metal electrode connected to the electrode on one main surface of the substrate, and opening a hole for exposing the lower surface of the electrode from the other main surface, etc. CONSTITUTION:A step of forming a gate electrode 5 and a source electrode 3, a drain electrode 4 in ohmic contact on one main surfaces of semiconductor substrates 1, 2 made of compound semiconductor, a step of forming a metal electrode 6 connected to the electrode 3 on one main surfaces of the substrates 1, 2, a step of removing the substrates 1, 2 from the other main surfaces of the substrates 1, 2 by etching to open a hole 7 for exposing the lower surface of the electrode 6, and a step of providing metal 8 in the hole 7 to connect the electrode 3 to the other main surfaces of the substrates 1, 2 are provided. For example, after metal 8 is filled in a viahole 7 opened by reactive ion etching by depositing or plating, it is die bonded to a heat sink 9 to complete an FET.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野) 本発明は、例えばGaAs等の化合物半導体を用いた電
力用の電界効果トランジスタ(以下、FETともいう)
の製造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a power field effect transistor (hereinafter also referred to as FET) using a compound semiconductor such as GaAs.
Relating to a manufacturing method.

[従来の技術] 電力用のFET、特に熱伝導率が比較的悪いGaAs等
を用いたものでは、放熱及び高周波での寄生コンダクタ
ンス等の低減のために、ソース電極をバイアホールに充
填した金属を介して接地することが行われている。
[Prior Art] In power FETs, especially those using materials such as GaAs, which have relatively poor thermal conductivity, the source electrode is made of a metal whose via hole is filled in order to dissipate heat and reduce parasitic conductance at high frequencies. Grounding is done through the wire.

第3図は、このようなバイアホール構造を有する従来の
FETを示している。半絶縁性のGaAS基板1上にチ
ャネル層となるエピタキシャル層2が形成されてエピタ
キシャル半導体基板1.2が構成されている。エピタキ
シャル層2の表面には、オーミック接触するソース電極
3、ドレイン電極4及びショットキー接触するゲート電
極5が形成されている。ソース電極3下方のエピタキシ
ャル半導体基板1.2には、エツチングにより裏面から
バイアホール7が穿設され、このパイアホル7に蒸着或
いはメツキにより金属8が充填されている。また、Ga
As基板1の裏面にはヒトシンク9が固着され、ソース
電極3は、バイアホール7に充填された金属8を介して
そのヒートシンク9に接続されている。
FIG. 3 shows a conventional FET having such a via hole structure. An epitaxial layer 2 serving as a channel layer is formed on a semi-insulating GaAS substrate 1 to constitute an epitaxial semiconductor substrate 1.2. On the surface of the epitaxial layer 2, a source electrode 3, a drain electrode 4, which make ohmic contact, and a gate electrode 5, which make Schottky contact, are formed. A via hole 7 is formed from the back surface of the epitaxial semiconductor substrate 1.2 below the source electrode 3 by etching, and the via hole 7 is filled with a metal 8 by vapor deposition or plating. Also, Ga
A human sink 9 is fixed to the back surface of the As substrate 1, and the source electrode 3 is connected to the heat sink 9 via a metal 8 filled in a via hole 7.

[発明が解決しようとする課題] GaAs等の化合物半導体を用いたFETでは、高出力
化、高周波化のために、熱抵抗を下げる目的で基板が薄
くされ、また、素子形状の小形化が図られている。この
ため、バイアホールの径は小さくする必要があり、特に
櫛型電極構造のものでは、ソース電極の幅が狭くなるた
め、バイアホールの径は、これに見合った小さなものと
する必要がある。
[Problems to be solved by the invention] In FETs using compound semiconductors such as GaAs, in order to achieve higher output and higher frequencies, the substrate has been made thinner to lower thermal resistance, and the element shape has also been made smaller. It is being For this reason, the diameter of the via hole needs to be small, and especially in the case of a comb-shaped electrode structure, the width of the source electrode becomes narrow, so the diameter of the via hole needs to be small enough to accommodate this.

ところで、オーミック接触しているソース電極の下の基
板部分は合金化しており、この合金化した部分はエツチ
ングされにくいという性質を持っている。また、この合
金化は、−船釣に部分的にばらつき、さらに上述のよう
に、基板が薄くなると、全体厚さに占める合金化部分の
割合いが大きくなる。
By the way, the substrate portion under the source electrode that is in ohmic contact is alloyed, and this alloyed portion has a property that it is difficult to be etched. Furthermore, this alloying varies locally, and as described above, as the substrate becomes thinner, the proportion of the alloyed portion in the overall thickness increases.

しかしながら、従来のFETにあっては、オーミック接
触したソース電極下方の半導体基板に、裏面からエツチ
ングによりバイアホールを穿設するようにしていたため
、ウェーハ全体でエツチングの完了時間にばらつきが生
じ易い。このため、エツチングが早く終った部分ではエ
ツチングが過度になってソース電極のオーミック接触部
が劣化し、また、エツチング不足の部分ではソース電極
の下面まで十分にエツチングされず、歩留りの低下及び
性能の劣化を招くという問題があった。
However, in conventional FETs, via holes are formed by etching from the back surface of the semiconductor substrate below the source electrode in ohmic contact, which tends to cause variations in the etching completion time across the wafer. As a result, in areas where etching is completed quickly, the etching becomes excessive and the ohmic contact area of the source electrode deteriorates, and in areas where etching is insufficient, the lower surface of the source electrode is not etched sufficiently, resulting in lower yield and performance. There was a problem that it caused deterioration.

そこで、本発明は、ソース電極を半導体基板の他の主面
に接続するための穴を、エツチングにより短時間で均一
に穿設することができて歩留りを向上させることのでき
る電界効果トランジスタの製造方法を提供することを目
的とする。
Therefore, the present invention aims to manufacture a field effect transistor in which a hole for connecting a source electrode to the other main surface of a semiconductor substrate can be formed uniformly in a short time by etching, thereby improving the yield. The purpose is to provide a method.

[課題を解決するための手段] 本発明は上記課題を解決するために、(a)化合物半導
体からなる半導体基板の一主面上にゲート電極及びオー
ミック接触するソース電極、ドレイン電極を形成する工
程、(b)前記半導体基板の一主面上に前記ソース電極
に接続された金属電極を形成する工程、(c)前記半導
体基板の他の主面から当該半導体基板をエツチング除去
して前記金属電極の下面が露出する穴を穿設する工程、
■前9記穴内に金属を設けることにより前記ソース電極
を前記半導体基板の他の主面に接続する工程を有するこ
とを要旨とする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides the following steps: (a) forming a gate electrode and a source electrode and a drain electrode in ohmic contact on one main surface of a semiconductor substrate made of a compound semiconductor; (b) forming a metal electrode connected to the source electrode on one main surface of the semiconductor substrate; (c) etching away the semiconductor substrate from the other main surface of the semiconductor substrate to form the metal electrode; the step of drilling a hole through which the lower surface of the
(2) The method further comprises the step of connecting the source electrode to the other main surface of the semiconductor substrate by providing metal in the nine holes.

[作用] ソース電極を半導体基板の他の主面に接続するための穴
を、半導体基板と合金化していない金属電極の下方に穿
設することにより、エツチングが短時間で均一に行われ
る。
[Operation] By forming a hole for connecting the source electrode to the other main surface of the semiconductor substrate below the metal electrode that is not alloyed with the semiconductor substrate, etching can be uniformly performed in a short time.

[実施例] 以下、本発明の実施例を第1図及び第2図に基づいて説
明する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described based on FIGS. 1 and 2.

なお、第1図及び第2図において前記第3図における部
材及び部位と同一ないし均等のものは、前記と同一符号
を以って示す。
In FIGS. 1 and 2, parts that are the same as or equivalent to those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.

第1図に示すように、107Ω・Cm以上の抵抗率を有
し、厚さが約0.45mmの半絶縁性のGaAs基板1
を準備し、そのGaAs基板1上に、チャネル層として
3X10”cm−3程度のキャリア濃度を有するエピタ
キシャル層2を約150OAの厚さに形成してエピタキ
シャル半導体基板1.2とする。
As shown in FIG. 1, a semi-insulating GaAs substrate 1 having a resistivity of 107 Ω·Cm or more and a thickness of about 0.45 mm.
is prepared, and on the GaAs substrate 1, an epitaxial layer 2 having a carrier concentration of about 3.times.10'' cm@-3 is formed as a channel layer to a thickness of about 150 OA to form an epitaxial semiconductor substrate 1.2.

エピタキシャル層2の上にオーミック金属によりソース
電極3及びドレイン電極4を形成し、オーミック接触を
得るための熱処理を施す。熱処理は、例えば赤外線熱処
理炉により400℃、3分間行う。次いで、ゲート電極
5及びバイアホール形成用の金属電極6を形成する。金
属電極6は、その一部がソース電極3と接続されるよう
に形成する。上記の各電極は、周知の蒸着等及びパター
ニング技術により形成する。
A source electrode 3 and a drain electrode 4 are formed using ohmic metal on the epitaxial layer 2, and heat treatment is performed to obtain ohmic contact. The heat treatment is performed, for example, at 400° C. for 3 minutes using an infrared heat treatment furnace. Next, a gate electrode 5 and a metal electrode 6 for forming a via hole are formed. Metal electrode 6 is formed so that a portion thereof is connected to source electrode 3 . Each of the above electrodes is formed by well-known vapor deposition and patterning techniques.

各電極を形成したエピタキシャル半導体基板1.2の上
面側を取付具に装着或いは付着し、周知の技術を用いて
基板裏面を削り、全体の厚さを約30μmとする。基板
裏面に、パイ7ホール形成部のみに開口部を有するレジ
ストマスクを形成し、5iC14、C14、及び02ガ
ス等を用いた反応性イオンエツチングによりエピタキシ
ャル半導体基板1.2をエツチング除去し、金属電極6
の下面が露出するバイアホール(穴)7を穿設する。
The upper surface side of the epitaxial semiconductor substrate 1.2 on which each electrode has been formed is mounted or attached to a fixture, and the back surface of the substrate is shaved using a well-known technique to give a total thickness of about 30 μm. A resist mask having an opening only in the area where the Pi7 hole is formed is formed on the back surface of the substrate, and the epitaxial semiconductor substrate 1.2 is etched away by reactive ion etching using 5iC14, C14, and 02 gas, and metal electrodes are removed. 6
A via hole (hole) 7 is bored through which the bottom surface of the hole is exposed.

バイアホール7を半導体基板と合金化していない金属電
極6の下方に穿設すると、オーミック接触のための合金
化領域以外の領域のエツチング速度は、その合金化領域
のエツチング速度と比べて約5倍となるため、エツチン
グ時間が短かくなり、且つ均一なエツチングが可能とな
る。パイアホル7に、蒸着或いはメツキにより金属8を
充填する。充填用の金属8としては金が適している。ま
た、ヒートシンク9へのダイボンディングを容易にする
ため基板裏面の全体に金属8と同様の金属を用いて薄い
金属層を形成してもよい。このあと、個々のチップに分
離し、ヒートシンク9にダイボンディングしてFETを
完成する(第2図)。この状態で、ソース電極3は、金
属電極6及び金属8を介してヒートシンク9に接続され
る。
When the via hole 7 is formed below the metal electrode 6 that is not alloyed with the semiconductor substrate, the etching rate of the area other than the alloyed area for ohmic contact is approximately 5 times that of the alloyed area. Therefore, the etching time becomes shorter and uniform etching becomes possible. The pipe hole 7 is filled with metal 8 by vapor deposition or plating. Gold is suitable as the filling metal 8. Further, in order to facilitate die bonding to the heat sink 9, a thin metal layer may be formed using the same metal as the metal 8 over the entire back surface of the substrate. Thereafter, it is separated into individual chips and die-bonded to a heat sink 9 to complete the FET (FIG. 2). In this state, the source electrode 3 is connected to the heat sink 9 via the metal electrode 6 and the metal 8.

上述したように、本実施例の製造方法によれば、バイア
ホール7を半導体基板と合金化していない金属電極6の
下方に穿設することにより、そのエツチングを短時間で
均一に行うことができる。そして、バイアホール形成の
際の歩留りは、前述した従来例では、およそ80%程度
であったが、本実施例では95%程度まで向上させるこ
とができる。バイアホール7形成のための金属電極6は
、ゲート電極5と同時に形成することにより、製造時間
が特に長くなることはない。また、ソース電極3を金属
電極6及び金属8を介してヒートシンク9に接続するこ
とによる性能上の影響は特に生じることはない。
As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, by forming the via hole 7 below the metal electrode 6 that is not alloyed with the semiconductor substrate, the etching can be uniformly performed in a short time. . The yield in forming via holes was about 80% in the conventional example described above, but can be improved to about 95% in this embodiment. By forming the metal electrode 6 for forming the via hole 7 at the same time as the gate electrode 5, the manufacturing time does not become particularly long. Furthermore, connecting the source electrode 3 to the heat sink 9 via the metal electrodes 6 and 8 does not particularly affect performance.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、ソース電極を半
導体基板の他の主面に接続するための穴を、半導体基板
と合金化していない金属電極の下方に穿設するようにし
たため、そのエツチングを短時間で且つ均一に行うこと
ができて製造歩留りを向上させることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a hole for connecting the source electrode to the other main surface of the semiconductor substrate is formed below the metal electrode that is not alloyed with the semiconductor substrate. As a result, the etching can be performed uniformly in a short time, and the manufacturing yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図は本発明に係る電界効果トランジスタ
の製造方法の実施例を説明するためのもので、第1図は
製造工程の途中の状態を示す縦断面図、第2図は完成状
態番示す縦断面図、第3図は従来の電界効果トランジス
タを示す縦断面図である。 1:半絶縁性GaAs基板、 2:半絶縁性GaAs基板とともにエピタキシャル半導
体基板を構成するエピタキシャル層、 3:ソース電極、   4ニドレイン電極、5:ゲート
電極、  6:金属電極、 7:バイアホール(穴)、  8:金属、9:ヒートシ
ンク。 代理人  弁理士 三 好 秀 和
FIGS. 1 and 2 are for explaining an embodiment of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the state in the middle of the manufacturing process, and FIG. 2 is a completed FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a conventional field effect transistor. 1: Semi-insulating GaAs substrate, 2: Epitaxial layer that constitutes an epitaxial semiconductor substrate together with the semi-insulating GaAs substrate, 3: Source electrode, 4 Ni-drain electrode, 5: Gate electrode, 6: Metal electrode, 7: Via hole (hole). ), 8: Metal, 9: Heat sink. Agent Patent Attorney Hidekazu Miyoshi

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (a)化合物半導体からなる半導体基板の一主面上にゲ
ート電極及びオーミック接触するソース電極、ドレイン
電極を形成する工程、 (b)前記半導体基板の一主面上に前記ソース電極に接
続された金属電極を形成する工程、 (c)前記半導体基板の他の主面から当該半導体基板を
エッチング除去して前記金属電極の下面が露出する穴を
穿設する工程、 (d)前記穴内に金属を設けることにより前記ソース電
極を前記半導体基板の他の主面に接続する工程 を有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造
方法。
[Scope of Claims] (a) A step of forming a gate electrode and a source electrode and a drain electrode in ohmic contact on one main surface of a semiconductor substrate made of a compound semiconductor; (b) Forming a gate electrode on one main surface of a semiconductor substrate; (c) forming a hole through which the lower surface of the metal electrode is exposed by etching away the semiconductor substrate from the other main surface of the semiconductor substrate; (d) forming a metal electrode connected to the source electrode; ) A method for manufacturing a field effect transistor, comprising the step of connecting the source electrode to the other main surface of the semiconductor substrate by providing metal in the hole.
JP20381190A 1990-08-02 1990-08-02 Manufacture of field-effect transistor Pending JPH0491441A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006523943A (en) * 2003-03-13 2006-10-19 エピタクティックス・ピイティワイ・リミテッド Via and trench structures for semiconductor substrates bonded to metal substrates
JP2010506397A (en) * 2006-10-04 2010-02-25 セレックス システミ インテグラティ エッセ. ピ. ア. Single voltage supply type pseudomorphic high electron mobility transistor (PHEMT) power device and manufacturing method thereof

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