JPH06326330A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH06326330A
JPH06326330A JP5111463A JP11146393A JPH06326330A JP H06326330 A JPH06326330 A JP H06326330A JP 5111463 A JP5111463 A JP 5111463A JP 11146393 A JP11146393 A JP 11146393A JP H06326330 A JPH06326330 A JP H06326330A
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JP
Japan
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layer
semiconductor device
semiconductor substrate
transistor
semiconductor
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Makio Komaru
真喜雄 小丸
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a high-output semiconductor device having excellent heat radiating characteristics at a high yield. CONSTITUTION:The semiconductor device has such a structure that a transistor cell 15-is mounted on a via hole 13 filled with a metal 13a or another low- thermal-resistance substance independently from a semiconductor substrate 1 used at the time of manufacturing the semiconductor device in an island-like state. Therefore, such a structure and process which do not allow the cracking of substrates can be realized even when the substrate thickness in the transistor cell section is reduced to <=30mum with the purpose of improving the heat radiating characteristics of the semiconductor device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置及びその
製造方法に関し、特に数百MHz〜数百GHz帯の高周
波帯で動作する半導体装置の特性の向上に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to improvement of characteristics of a semiconductor device operating in a high frequency band of several hundred MHz to several hundred GHz.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は従来のMMIC(Monolithic Mic
rowave Integrated Circuit ,モノリシックマイクロ波
集積回路半導体装置)を示す図であり、図7(a) はその
斜視図、図7(b) は図7(a) のVII b−VII b断面にお
ける断面図である。図8は図7の平面図である。図にお
いて、1は半絶縁性のGaAs半導体基板、2は信号入
力パッド、3は信号出力パッド、4はバイアホール上に
設けられた金属パターン、5はトランジスタ部、5aは
ソース電極、5bはドレイン電極、5cはゲート電極で
ある。なおここで該ドレイン電極5b,ゲート電極5c
は、図8に示すように、くし状にかみあうように形成さ
れている。また、5dは各トランジスタのソース電極5
aと金属パターン4とを配線するエアブリッジ配線、6
は信号入力パッド2から入力された入力信号を整合する
入力整合回路、7は信号出力パッド3から出力する出力
信号を整合する出力整合回路である。さらに8は半導体
基板1を貫通して設けられ,その内部に金属を充填され
たバイアホール、9はAuからなる裏面金属、10はn
型GaAs層からなる動作層である。このn型GaAs
動作層はエピタキシャル成長又はイオン注入等により形
成される。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a conventional MMIC (Monolithic Mic).
FIG. 7 (a) is a perspective view thereof, and FIG. 7 (b) is a cross-sectional view taken along line VIIb-VIIb of FIG. 7 (a). is there. FIG. 8 is a plan view of FIG. 7. In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs semiconductor substrate, 2 is a signal input pad, 3 is a signal output pad, 4 is a metal pattern provided on a via hole, 5 is a transistor portion, 5a is a source electrode, and 5b is a drain. The electrodes 5c are gate electrodes. Incidentally, here, the drain electrode 5b and the gate electrode 5c
Are formed so as to interlock with each other as shown in FIG. Also, 5d is the source electrode 5 of each transistor.
air bridge wiring for wiring a and the metal pattern 4, 6
Is an input matching circuit for matching the input signal input from the signal input pad 2, and 7 is an output matching circuit for matching the output signal output from the signal output pad 3. Further, 8 is a via hole which is provided so as to penetrate through the semiconductor substrate 1 and whose inside is filled with metal, 9 is a back metal made of Au, and 10 is n.
This is an operating layer made of a type GaAs layer. This n-type GaAs
The operating layer is formed by epitaxial growth or ion implantation.

【0003】信号入力パッド2は入力整合回路6を介し
てゲート電極5cに、信号出力パッド3は出力整合回路
7を介してドレイン電極5bに、ソース電極5aはエア
ブリッジ配線5d,金属パターン4,及びバイアホール
8内部の金属を介して裏面金属9に配線されるものであ
る。
The signal input pad 2 is connected to the gate electrode 5c through the input matching circuit 6, the signal output pad 3 is connected to the drain electrode 5b through the output matching circuit 7, and the source electrode 5a is connected to the air bridge wiring 5d and the metal pattern 4. Also, wiring is provided to the back surface metal 9 through the metal inside the via hole 8.

【0004】次に動作について説明する。従来例のMM
IC半導体装置において、トランジスタ部5で発生する
熱は、その内部に金属が充填されたバイアホール8を介
して放熱されるとともに、半導体基板1を介してチップ
裏面より放熱されるものである。
Next, the operation will be described. Conventional MM
In the IC semiconductor device, the heat generated in the transistor portion 5 is radiated through the via hole 8 whose inside is filled with metal and also radiated from the back surface of the chip through the semiconductor substrate 1.

【0005】また、例えば特開昭59−172720公
報には、基板の素子形成部の裏面に穴部を設け、この穴
部に金属が充填されたマイクロ波用FETが開示されて
いる。図9はこの従来技術による基板の貫通孔への金属
充填方法を示す図であり、図10はこの金属充填方法を
用いて形成されたマイクロ波用FETの平面図である。
図において、1は基板、41は下層レジスト層、42は
金属層、42aは金属層42の残りの部分、43は穴、
44は上層レジスト層、45はメッキ金属層、46はF
ET、47は貫通孔、55aはソース電極、55bはド
レイン電極、55cはゲート電極である。
Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-172720 discloses a microwave FET in which a hole is formed on the back surface of an element forming portion of a substrate and the hole is filled with metal. FIG. 9 is a view showing a method of filling a through hole of a substrate with a metal according to this conventional technique, and FIG. 10 is a plan view of a microwave FET formed by using this metal filling method.
In the figure, 1 is a substrate, 41 is a lower resist layer, 42 is a metal layer, 42a is the rest of the metal layer 42, 43 is a hole,
44 is an upper resist layer, 45 is a plated metal layer, and 46 is F
ET and 47 are through holes, 55a is a source electrode, 55b is a drain electrode, and 55c is a gate electrode.

【0006】この従来例では、半導体基板1表面に形成
されたFET間に穴43を形成し、この穴43内に、図
9(a) に示すように金属層42を形成し、図9(b) に示
すように穴43の形成部およびその上縁部を除いて上層
レジスト層44を形成し、図9(c) に示すように、金属
層42を電極とする電気メッキによって金属層42の露
出部上にメッキ金属層45を穴43が埋まる程度の厚さ
に形成した後に、リフトオフ法で下層レジスト層41、
その上の金属層42、および上層レジスト層44を除去
し、穴43の部分に金属層42の残りの部分42aをメ
ッキ金属層45と一体化させて残し、図9(d) に示すよ
うに、半導体基板1の裏面からエッチングを施して穴4
3と連なる貫通孔47を形成するようにしたものであ
る。
In this conventional example, holes 43 are formed between the FETs formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and a metal layer 42 is formed in the holes 43 as shown in FIG. As shown in FIG. 9B, the upper resist layer 44 is formed except for the hole 43 and the upper edge thereof, and as shown in FIG. 9C, the metal layer 42 is formed by electroplating using the metal layer 42 as an electrode. After the plated metal layer 45 is formed on the exposed portion of the substrate to a thickness such that the hole 43 is filled, the lower resist layer 41 is formed by the lift-off method.
The upper metal layer 42 and the upper resist layer 44 are removed, and the remaining portion 42a of the metal layer 42 is left in the hole 43 in an integrated manner with the plated metal layer 45, as shown in FIG. 9 (d). , Holes 4 are formed by etching from the back surface of the semiconductor substrate 1.
The through hole 47 is formed so as to be continuous with 3.

【0007】次に動作について説明する。この従来例の
金属充填方法を用いて形成されたマイクロ波用FETに
おいては、FET46で発生する熱は、貫通孔47に充
填された金属を介してチップ裏面より放熱される。
Next, the operation will be described. In the microwave FET formed by using the metal filling method of the conventional example, the heat generated in the FET 46 is radiated from the back surface of the chip via the metal filled in the through hole 47.

【0008】なお、上記従来例ではその能動素子として
FETが搭載されているが、MMICの搭載されるトラ
ンジスタとしては、FETの他に、HBT(Heterojunc
tionBipolar Transistor ,ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ),HEMT(HighElectron Mobility Transi
stor ,高電子移動度トランジスタ)等がある。
Although the FET is mounted as the active element in the above-mentioned conventional example, the HBT (Heterojunc.
tionBipolar Transistor, Heterojunction Bipolar Transistor, HEMT (High Electron Mobility Transi)
Stor, high electron mobility transistor), etc.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来のMMIC半導体
装置は以上のように構成されており、トランジスタ部の
半導体基板厚を2μm程度まで薄くして素子の放熱性を
良くすることが必要であるため、製造時にMMIC装置
を半田付けする際の熱応力などの応力が半導体基板に加
えられると、半導体基板にひびや割れが生じ、素子が壊
れるといった問題点があった。
The conventional MMIC semiconductor device is configured as described above, and it is necessary to reduce the thickness of the semiconductor substrate of the transistor portion to about 2 μm to improve the heat dissipation of the element. However, when stress such as thermal stress when soldering the MMIC device at the time of manufacturing is applied to the semiconductor substrate, there is a problem that the semiconductor substrate is cracked or cracked and the element is broken.

【0010】また、特開昭59−172720公報に示
されたマイクロ波用FETにおいては、素子裏面に設け
られたバイアホールを介してFET部で発生した熱を放
熱する構成としているため、放熱性を向上させるために
半導体基板厚を薄くする必要はない。しかしながら、本
従来例では図10に示すように、素子の形成されている
基板とその周囲の基板が一部でつながっているため、こ
のマイクロ波用FETを半田付けする際、熱応力がFE
T部に加わることにより、素子に悪影響を及ぼすという
問題点があった。
Further, in the microwave FET disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 172720/1984, the heat generated in the FET section is radiated through the via hole provided on the back surface of the element, so that the heat radiation performance is improved. It is not necessary to reduce the thickness of the semiconductor substrate in order to improve However, in this conventional example, as shown in FIG. 10, the substrate on which the element is formed and the substrate around it are partially connected. Therefore, when the microwave FET is soldered, thermal stress is FE.
There is a problem that the element is adversely affected by being added to the T portion.

【0011】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、装置を半田付けする際に生ずる
熱応力によって素子が悪影響を受けることのない、良好
な放熱性を有する半導体装置を得ることを目的としてお
り、さらにこの装置に適した製造方法を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and a semiconductor device having a good heat dissipation property in which the element is not adversely affected by the thermal stress generated when the device is soldered. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method suitable for this device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、半導体基板と、基板を貫通して設けられたバイア
ホールと、バイアホール上に設けられた単数または複数
のトランジスタセルとを備え、この単数または複数のト
ランジスタセルは、上記基板主面側の、上記バイアホー
ル内を充填している低熱抵抗性の材料上に、周囲の半導
体基板から独立して形成されているものである。
A semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor substrate, a via hole penetrating the substrate, and a single or a plurality of transistor cells provided on the via hole. The single or plural transistor cells are formed independently of the surrounding semiconductor substrate on the low thermal resistance material filling the inside of the via hole on the substrate main surface side.

【0013】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、半導体基板上に単数または複数のトランジスタセ
ルを形成し、トランジスタセル以外の基板の主面側の表
面を所定の深さまでエッチングした後、上記トランジス
タセルと半導体基板との間にトランジスタセルを上記半
導体基板に固定するための金属膜を形成し、この後、基
板のトランジスタセルの存在する領域下の部分のみをト
ランジスタセルを固定する上記金属膜が露出するまで裏
側からエッチングすることによってバイアホールを形成
して上記単数または複数のトランジスタセル,及びその
下の半導体基板を周囲の基板から切り離した後、上記バ
イアホール内に低熱抵抗性物質を充填するようにしたも
のである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, one or a plurality of transistor cells are formed on a semiconductor substrate, the main surface of the substrate other than the transistor cells is etched to a predetermined depth, A metal film for fixing the transistor cell to the semiconductor substrate is formed between the transistor cell and the semiconductor substrate, and then the metal for fixing the transistor cell only on a portion of the substrate under the region where the transistor cell exists. After forming a via hole by etching from the back side until the film is exposed and separating the transistor cell or cells and the underlying semiconductor substrate from the surrounding substrate, a low thermal resistance material is placed in the via hole. It is designed to be filled.

【0014】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、半導体基板上にトランジスタセルを形成し、トラ
ンジスタセル以外の半導体基板の主面側の表面を所定の
深さまでエッチングした後、上記半導体基板の主面側の
全面にトランジスタセルを覆ってこれを仮固定するマス
クを形成し、この後、該半導体基板の上記トランジスタ
セルの存在する下側の部分のみをトランジスタセルを仮
固定するマスクが露出するまで裏側からエッチングする
ことによってバイアホールを形成して該トランジスタセ
ルを周囲の半導体基板から切り離した後、該バイアホー
ル内に低熱抵抗性物質を充填するようにしたものであ
る。
Also, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the transistor cell is formed on the semiconductor substrate, the main surface side surface of the semiconductor substrate other than the transistor cell is etched to a predetermined depth, and then the semiconductor substrate is formed. A mask for covering and temporarily fixing the transistor cells is formed on the entire main surface of the semiconductor substrate, and then a mask for temporarily fixing the transistor cells is exposed only on the lower portion of the semiconductor substrate where the transistor cells are present. Until then, a via hole is formed by etching from the back side to separate the transistor cell from the surrounding semiconductor substrate, and then the low heat resistance material is filled in the via hole.

【0015】[0015]

【作用】この発明の半導体装置においては、トランジス
タセルは、基板を貫通して設けられ、かつ内部に低熱抵
抗性物質を充填したバイアホールの基板主面側に、周囲
の半導体基板から独立して形成されているので、放熱性
を改善する目的で単位トランジスタセル部の基板厚を3
0μm以下とした場合にも半導体装置の半田付け作業時
等に発生する熱応力によって基板割れ等を生じることが
ない。
In the semiconductor device of the present invention, the transistor cell is provided so as to penetrate the substrate and is provided on the substrate main surface side of the via hole having the low thermal resistance substance filled therein, independently of the surrounding semiconductor substrate. Since it is formed, the substrate thickness of the unit transistor cell part is 3 for the purpose of improving heat dissipation.
Even when the thickness is 0 μm or less, the cracking of the substrate does not occur due to the thermal stress generated during the soldering work of the semiconductor device.

【0016】また、この発明の製造方法においては、ト
ランジスタセルと整合回路基板との間に金属膜を形成
し、トランジスタセルを半導体基板に固定したのちこの
基板のトランジスタセルの下側の部分のみをこの金属膜
が露出するまで裏側からエッチングすることによって、
バイアホールを形成してトランジスタセルを周囲の半導
体基板から切り離し、この後、バイアホール内に低熱抵
抗性物質を充填するようにしたから、トランジスタセル
は、金属を充填されたバイアホール上に周囲の半導体基
板から独立して形成され、これにより、放熱性に優れ、
かつ製造時に半田付けする際の熱応力などの応力が半導
体基板に加えられてもトランジスタに悪影響が及ばない
半導体装置を、トランジスタセルがばらばらになること
なく、容易に作製することができる。
Further, in the manufacturing method of the present invention, a metal film is formed between the transistor cell and the matching circuit substrate, the transistor cell is fixed to the semiconductor substrate, and then only the lower portion of the transistor cell on this substrate is fixed. By etching from the back side until this metal film is exposed,
By forming a via hole to separate the transistor cell from the surrounding semiconductor substrate and then filling the via hole with a low thermal resistance material, the transistor cell is surrounded by a metal filled via hole. It is formed independently from the semiconductor substrate, which makes it excellent in heat dissipation,
Moreover, it is possible to easily manufacture a semiconductor device in which transistor cells are not adversely affected even if stress such as thermal stress at the time of soldering during manufacturing is applied to the semiconductor substrate, without causing the transistor cells to fall apart.

【0017】また、この発明の製造方法においては、ト
ランジスタセルを形成した半導体基板の主面側の全面に
トランジスタセルを覆ってこれを仮固定するマスクを形
成し、基板の上記トランジスタセルの存在する下側の部
分のみを上記仮固定するマスクが露出するまで裏側から
エッチングすることによって、バイアホールを形成して
トランジスタセルを周囲の半導体基板から切り離し、こ
の後、バイアホール内に低熱抵抗性物質を充填した後、
上記仮固定マスクを取り除くようにしたから、トランジ
スタセルは、金属を充填されたバイアホール上に周囲の
半導体基板から独立して形成され、これにより、放熱性
に優れ、かつ製造時に半田付けする際の熱応力などの応
力が半導体基板に加えられてもトランジスタに悪影響が
及ばない半導体装置を、トランジスタセルがばらばらに
なることなく、容易に作製することができる。
Further, in the manufacturing method of the present invention, a mask for covering and temporarily fixing the transistor cells is formed on the entire main surface side of the semiconductor substrate on which the transistor cells are formed, and the transistor cells on the substrate are present. By etching only the lower part from the back side until the mask for temporarily fixing the above is exposed, a via hole is formed to separate the transistor cell from the surrounding semiconductor substrate, and then a low thermal resistance material is placed in the via hole. After filling
Since the temporary fixing mask is removed, the transistor cell is formed on the metal-filled via hole independently of the surrounding semiconductor substrate, which has excellent heat dissipation and is suitable for soldering during manufacturing. It is possible to easily manufacture a semiconductor device in which the transistor is not adversely affected even when a stress such as the thermal stress is applied to the semiconductor substrate, without causing the transistor cells to fall apart.

【0018】[0018]

【実施例】以下この発明の一実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1は能動素子がFETである場合の,本発
明の第1の実施例による半導体装置を示す図であり、図
1(a) はその斜視図、図1(b) は図1(a) のIb−Ib
断面における断面図、図1(c) は図1(a) のIc−Ic
断面における断面図、図2はその製造方法を示す断面図
である。図において、図7と同一符号は同一または相当
部分を示し、12はエッチングによりバイアホール13
を形成した際に、半導体基板1から切り離されて厚さが
30μm以下になったGaAsからなる半絶縁性基板、
13はホール内部が主にAuからなる金属,あるいはグ
リース等からなる低熱抵抗性物質が充填されているバイ
アホール、13aはバイアホール13に充填された低熱
抵抗性物質、14は半導体基板1から独立して形成され
たトランジスタセルの周囲にウェハ表面より形成され
た,トランジスタセルを半導体基板に固定するAu等か
らなる金属パターン、15は単位トランジスタセル、2
3,24はそれぞれゲート配線,及びドレイン配線とな
るエアブリッジ配線である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1. 1A and 1B are views showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention when an active element is an FET, FIG. 1A is a perspective view thereof, and FIG. 1B is FIG. 1A. Ib-Ib
Sectional drawing in section, FIG. 1 (c) is Ic-Ic of FIG. 1 (a)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section, and FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
A semi-insulating substrate made of GaAs having a thickness of 30 μm or less separated from the semiconductor substrate 1 when the
Reference numeral 13 is a via hole in which the inside of the hole is filled with a low heat resistance substance such as a metal mainly made of Au or grease, 13a is a low heat resistance substance filled in the via hole 13, and 14 is independent from the semiconductor substrate 1. A metal pattern made of Au or the like for fixing the transistor cell to the semiconductor substrate, which is formed on the wafer surface around the transistor cell formed in this way, 15 is a unit transistor cell, 2
Reference numerals 3 and 24 denote air bridge wirings that serve as a gate wiring and a drain wiring, respectively.

【0019】本実施例1における半導体装置は、バイア
ホール13の内部に充填されたAuなる金属13a上
に、能動素子として、下層より半絶縁性基板12,動作
層10を順に積層してFETを形成してなるものであ
り、このFETは周囲の半導体基板1からは独立してい
る。また、動作層10上にはソース電極5aと、ドレイ
ン電極5b,ゲート電極5cが従来例と同様にくし状に
かみあう形状に形成されている。また、FETの周囲に
はソース配線として金属膜14が形成されている。
In the semiconductor device of the first embodiment, a semi-insulating substrate 12 and an operating layer 10 are sequentially laminated from the lower layer as an active element on a metal 13a of Au filled in the via hole 13 to form an FET. This FET is formed independently of the surrounding semiconductor substrate 1. In addition, a source electrode 5a, a drain electrode 5b, and a gate electrode 5c are formed on the operating layer 10 in a comb-like shape like the conventional example. A metal film 14 is formed as a source wiring around the FET.

【0020】次に本実施例1の半導体装置の製造方法
を、図2を用いて、特に能動素子がGaAsFETであ
る場合について説明する。まず、半絶縁性のGaAs半
導体基板1a上に、図2(a) に示すように、半絶縁性A
lGaAsエッチングストッパ層1b,半絶縁性GaA
s層1c,及びn型GaAs動作層10を順次エピタキ
シャル成長して形成する。その次に動作層10上に図2
(b) に示すようにソース電極5a,ドレイン電極5b,
ゲート電極5cを形成して、トランジスタ部5を形成す
る。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 2 especially when the active element is a GaAs FET. First, on a semi-insulating GaAs semiconductor substrate 1a, as shown in FIG.
lGaAs etching stopper layer 1b, semi-insulating GaA
The s layer 1c and the n-type GaAs operating layer 10 are sequentially formed by epitaxial growth. Then, on the operating layer 10, FIG.
As shown in (b), the source electrode 5a, the drain electrode 5b,
The gate electrode 5c is formed and the transistor portion 5 is formed.

【0021】次に、図2(c) に示すように、トランジス
タセル15以外の半導体基板1の主面側の表面を、Ga
Asはエッチングするが,AlGaAsはエッチングし
ないエッチャントを用いたウェットエッチングにて、エ
ッチングストッパ層1bの表面の深さまでエッチングす
る。
Next, as shown in FIG. 2C, the surface of the main surface of the semiconductor substrate 1 other than the transistor cells 15 is changed to Ga.
Wet etching using an etchant that etches As but not AlGaAs is performed to the depth of the surface of the etching stopper layer 1b.

【0022】次いで、図2(d) に示すように、トランジ
スタセル15とトランジスタセル15との間,及びトラ
ンジスタセル15と半導体基板1との間に、Au等の金
属膜14を形成する。金属膜14は後にトランジスタセ
ル15を周囲の半導体基板1に固定するものとなる。な
お金属膜14は、半導体基板1の表面の所要部分にパタ
ーンを形成し、スパッタ法,蒸着法,あるいは無電解メ
ッキを用いて薄い金属膜を形成した後、電解メッキを用
いて厚い金属膜14とするものである。また、この金属
膜14はソース電極5aと他のソース電極5a,及びソ
ース電極5aと裏面金属9とを配線するソース配線とな
るものである。
Next, as shown in FIG. 2D, a metal film 14 of Au or the like is formed between the transistor cells 15 and 15 and between the transistor cells 15 and the semiconductor substrate 1. The metal film 14 will later fix the transistor cell 15 to the surrounding semiconductor substrate 1. The metal film 14 is formed by forming a pattern on a required portion of the surface of the semiconductor substrate 1, forming a thin metal film by sputtering, vapor deposition, or electroless plating, and then forming a thick metal film 14 by electrolytic plating. It is what The metal film 14 serves as a source wiring for wiring the source electrode 5a and another source electrode 5a, and the source electrode 5a and the back surface metal 9.

【0023】そして、図2(e) に示すように半絶縁性の
半導体基板1を10〜150μmの厚さになるまで裏面
から研磨して薄くする。
Then, as shown in FIG. 2 (e), the semi-insulating semiconductor substrate 1 is polished from the back surface to a thickness of 10 to 150 μm to be thin.

【0024】次に、半導体基板1の裏側から、トランジ
スタセル15の存在する下側の部分のみを、GaAsは
エッチングするが,AlGaAsはエッチングしないエ
ッチャントを用いたウェットエッチングにて、エッチン
グストッパ層1bの裏面までエッチングする。さらにA
lGaAsはエッチングするが,GaAsはエッチング
しないエッチャントを用いたウェットエッチングにて、
エッチングストッパ層1bをトランジスタセル15を固
定する金属膜14が露出するまでエッチングして、トラ
ンジスタセル15を周囲の半導体基板1から切り離し、
図2(f) に示すようにバイアホール13を形成する。
Next, from the back side of the semiconductor substrate 1, only the lower portion where the transistor cells 15 are present is etched with GaAs, but not with AlGaAs, by wet etching using an etchant to form the etching stopper layer 1b. Etch to the back side. Furthermore A
Wet etching using an etchant that etches lGaAs but not GaAs,
The etching stopper layer 1b is etched until the metal film 14 that fixes the transistor cell 15 is exposed, and the transistor cell 15 is separated from the surrounding semiconductor substrate 1.
A via hole 13 is formed as shown in FIG.

【0025】次いで、図2(g) に示すように、バイアホ
ール13の内側全面,及び半導体基板1の裏面全面にA
uからなる金属膜9をスパッタ法,あるいは蒸着法によ
り形成する。
Then, as shown in FIG. 2 (g), A is formed on the entire inner surface of the via hole 13 and the entire rear surface of the semiconductor substrate 1.
The metal film 9 made of u is formed by the sputtering method or the vapor deposition method.

【0026】次いで、図2(h) のようにバイアホール1
3内部にAuからなる金属13aを充填する。なおこの
金属13aは他の低熱抵抗性物質であってもよい。
Next, as shown in FIG. 2 (h), the via hole 1
3 is filled with a metal 13a made of Au. The metal 13a may be another low heat resistance material.

【0027】そして、信号入力パッド2,信号出力パッ
ド3,入力整合回路6,及び出力整合回路7を金属パタ
ーンにより形成し、エアブリッジ配線23,24を形成
して、ベース配線,及びコレクタ配線を行い、図1(a)
に示す本実施例1の半導体装置を完成する。
Then, the signal input pad 2, the signal output pad 3, the input matching circuit 6, and the output matching circuit 7 are formed by a metal pattern, the air bridge wirings 23, 24 are formed, and the base wiring and the collector wiring are formed. Done, Figure 1 (a)
The semiconductor device of the present Example 1 shown in is completed.

【0028】なお、上記の図2(c) の工程において、ト
ランジスタセル15直下の領域以外の領域においてもエ
ッチングストッパ層1bを残すようにしているが、この
段階でAlGaAsはエッチングするが、GaAsはエ
ッチングしないエッチャントを用いたウェットエッチン
グによって、エッチングストッパ層1bを除去するよう
にし、図2(f) の段階において、エッチングストッパ層
1bの裏面でエッチングを停止させ、トランジスタセル
15の裏面にのみエッチングストッパ層1bを残すよう
にしてもよい。
In the step shown in FIG. 2C, the etching stopper layer 1b is left in a region other than the region directly below the transistor cell 15. AlGaAs is etched at this stage, but GaAs is removed. The etching stopper layer 1b is removed by wet etching using an etchant that does not etch, and etching is stopped at the back surface of the etching stopper layer 1b at the stage of FIG. The layer 1b may be left.

【0029】なお、本実施例1においては、上記の図2
(c) および,図2(f) の工程において、エッチングを所
望の形状および深さに制御するために、エッチングスト
ッパ層1bを形成した半導体基板を用いたが、エッチン
グストッパ層1bを用いることなく、それらのエッチン
グを時間で制御するようにしてもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG.
In the steps of (c) and FIG. 2 (f), the semiconductor substrate on which the etching stopper layer 1b is formed is used in order to control the etching to a desired shape and depth, but without using the etching stopper layer 1b. However, those etchings may be controlled by time.

【0030】次に動作について説明する。各トランジス
タのゲート5cの直下で発生する熱は、動作層10、半
絶縁性基板12,及びバイアホール13に充填されたA
uなる金属13aを介して基板裏面より放熱される。
Next, the operation will be described. The heat generated just below the gate 5c of each transistor is filled with A in the operating layer 10, the semi-insulating substrate 12, and the via hole 13.
Heat is radiated from the back surface of the substrate through the metal 13a of u.

【0031】このように、本実施例1の半導体装置で
は、半導体装置の発熱部であるトランジスタ15の下側
の半絶縁性基板12の基板厚を薄く形成することによ
り、単位トランジスタセル毎に放熱性に優れるととも
に、延性の良いAuなる金属13aを内側に充填された
バイアホール13上にトランジスタセル15を形成する
ことにより、FETセルの半導体基板1に加わるストレ
スが抑制され,放熱性に優れ,かつ接地インダクタンス
の小さい半導体装置を得られる効果がある。
As described above, in the semiconductor device of the first embodiment, the semi-insulating substrate 12 below the transistor 15, which is the heat generating portion of the semiconductor device, is formed to have a small thickness, so that heat is radiated for each unit transistor cell. By forming the transistor cell 15 on the via hole 13 filled with the metal 13a made of Au having good ductility while being excellent in ductility, stress applied to the semiconductor substrate 1 of the FET cell is suppressed, and heat dissipation is excellent. Moreover, there is an effect that a semiconductor device having a small ground inductance can be obtained.

【0032】また、このような本実施例1の半導体装置
の製造方法では、トランジスタセル15とトランジスタ
セル15との間,及びトランジスタセル15と半導体基
板1との間に金属膜14を形成し、トランジスタセル1
5を半導体基板1に固定したのちこの基板1のトランジ
スタセル15の下側の部分のみをこの金属膜14が露出
するまで裏側からエッチングすることによって、バイア
ホール13を形成してトランジスタセル15を周囲の半
導体基板1から切り離し、さらにバイアホール13の内
側全面,及び上記基板1の裏面全面に金属膜9を形成し
たのち、バイアホール13内部に金属13aを充填する
ことにより、トランジスタセル15は、延性の良い金属
13aを充填されたバイアホール13上に周囲の半導体
基板1から独立して形成されるので、製造時に半田付け
する際の熱応力などの応力が半導体基板1に加えられて
もトランジスタセル15に悪影響が及ばない、放熱性に
優れた半導体装置を容易に実現することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, the metal film 14 is formed between the transistor cells 15 and between the transistor cells 15 and between the transistor cells 15 and the semiconductor substrate 1. Transistor cell 1
After fixing 5 to the semiconductor substrate 1, only the lower part of the transistor cell 15 of this substrate 1 is etched from the back side until the metal film 14 is exposed, thereby forming a via hole 13 and surrounding the transistor cell 15. After separating from the semiconductor substrate 1 and further forming the metal film 9 on the entire inner surface of the via hole 13 and the entire rear surface of the substrate 1, the metal 13a is filled in the via hole 13 so that the transistor cell 15 has a ductility. Since it is formed independently of the surrounding semiconductor substrate 1 on the via hole 13 filled with a good metal 13a, even if stress such as thermal stress during soldering is applied to the semiconductor substrate 1 at the time of manufacturing, the transistor cell It is possible to easily realize a semiconductor device excellent in heat dissipation, which does not adversely affect 15.

【0033】実施例2.図3は能動素子がHBTである
場合の,本発明の第2の実施例による半導体装置を示す
図であり、図3(a) はその斜視図、図3(b) は図3(a)
のIII b−IIIb断面における断面図、図4はその製造
方法を示す断面図である。図において、図1及び図7と
同一符号は同一または相当部分を示し、図において、1
6はエミッタ電極、17はエミッタ配線、18はエミッ
タ層、19はベース層、20はコレクタ層、21はコレ
クタ電極、22はベース電極、31はトランジスタセル
を周囲の半導体基板1から切り離す際に該トランジスタ
セルを仮固定するマスクである。
Example 2. 3A and 3B are views showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention when the active element is an HBT, FIG. 3A is a perspective view thereof, and FIG. 3B is FIG. 3A.
IIIb-IIIb sectional view, and FIG. 4 is a sectional view showing the manufacturing method. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 and FIG.
Reference numeral 6 is an emitter electrode, 17 is an emitter wiring, 18 is an emitter layer, 19 is a base layer, 20 is a collector layer, 21 is a collector electrode, 22 is a base electrode, 31 is a transistor electrode when the transistor cell is separated from the surrounding semiconductor substrate 1. This is a mask for temporarily fixing the transistor cells.

【0034】本実施例2におけるMMIC半導体装置
は、バイアホール13の内部に充填されたAuなる金属
13a上に、能動素子として、下層より半絶縁性基板1
2,コレクタ層20,ベース層19,エミッタ層18の
順に積層され、かつ、そのコレクタ層20,ベース層1
9,エミッタ層18上に、各コレクタ電極21,ベース
電極22,エミッタ電極16を形成してなるHBTを用
いたものであり、このHBT素子は周囲の半導体基板1
から独立して形成されている。
In the MMIC semiconductor device according to the second embodiment, the semi-insulating substrate 1 is formed from the lower layer as an active element on the metal 13a made of Au filled in the via hole 13.
2, a collector layer 20, a base layer 19, and an emitter layer 18 are laminated in this order, and the collector layer 20 and the base layer 1
9. An HBT in which each collector electrode 21, base electrode 22, and emitter electrode 16 are formed on the emitter layer 18 is used, and this HBT element is used for the surrounding semiconductor substrate 1
It is formed independently from.

【0035】次にこの発明の実施例2による半導体装置
の製造方法を、図4を用いて、特に能動素子がHBTで
ある場合について説明する。半導体基板1上にHBTか
らなるトランジスタセル15,即ち下層よりコレクタ層
20,ベース層19,エミッタ層18の順に積層され、
かつ各コレクタ層20,ベース層19,及びエミッタ層
18上に、エミッタ電極16,コレクタ電極21,及び
ベース電極22を有するトランジスタセル15を形成す
る(図4(a))。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 particularly when the active element is an HBT. On the semiconductor substrate 1, a transistor cell 15 made of HBT, that is, a collector layer 20, a base layer 19, and an emitter layer 18 are stacked in this order from the lower layer,
Moreover, the transistor cell 15 having the emitter electrode 16, the collector electrode 21, and the base electrode 22 is formed on each collector layer 20, the base layer 19, and the emitter layer 18 (FIG. 4A).

【0036】次に、トランジスタセル15部以外の半導
体基板1の主面側の表面を1〜10μmの深さにエッチ
ングする(図4(b) )。
Next, the surface of the semiconductor substrate 1 other than the transistor cells 15 on the main surface side is etched to a depth of 1 to 10 μm (FIG. 4 (b)).

【0037】次いで、半導体基板1の主面の全面に、ト
ランジスタセル15を覆って、これを仮固定するマスク
31を形成する(図4(c) )。
Next, a mask 31 is formed on the entire main surface of the semiconductor substrate 1 to cover the transistor cells 15 and temporarily fix them (FIG. 4 (c)).

【0038】そして、この半導体基板1を10〜150
μmの厚さまで裏面から研磨する(図4(d) )。
Then, the semiconductor substrate 1 is replaced with 10 to 150.
Polish from the back to a thickness of μm (Fig. 4 (d)).

【0039】次に、半導体基板1のトランジスタセル1
5の存在する下側の部分のみを、トランジスタセル15
を仮固定するマスク31が露出するまで、裏側からエッ
チングして、トランジスタセル15を周囲の半導体基板
1から切り離し、バイアホール13を形成する(図4
(e) )。
Next, the transistor cell 1 of the semiconductor substrate 1
Only the lower part where 5 exists is the transistor cell 15
Etching from the back side is performed until the mask 31 for temporarily fixing the transistor is exposed, the transistor cell 15 is separated from the surrounding semiconductor substrate 1, and the via hole 13 is formed (FIG. 4).
(e)).

【0040】次いで、バイアホール13の内側全面,及
び半導体基板1の裏面の全面に金属膜9を形成する(図
4(f) )。
Next, a metal film 9 is formed on the entire inner surface of the via hole 13 and the entire rear surface of the semiconductor substrate 1 (FIG. 4 (f)).

【0041】そして、バイアホール13の内部に金属1
3aを充填する。ここで、金属13aは他の低熱抵抗性
物質であってもよい(図4(g) )。
Then, metal 1 is placed inside the via hole 13.
Fill 3a. Here, the metal 13a may be another low heat resistance material (FIG. 4 (g)).

【0042】次に、上記マスク31を取り除いた後、エ
アブリッジ配線17を形成してエミッタ配線を行い(図
4(h) )、信号入力パッド2,信号出力パッド3,入力
整合回路6,及び出力整合回路7を金属パターンにより
形成するとともに、ベース配線,及びコレクタ配線を行
うことにより、本実施例2の半導体装置を完成する(図
3(a) )。
Next, after removing the mask 31, the air bridge wiring 17 is formed to perform the emitter wiring (FIG. 4 (h)), the signal input pad 2, the signal output pad 3, the input matching circuit 6, and The semiconductor device according to the second embodiment is completed by forming the output matching circuit 7 with a metal pattern and performing the base wiring and the collector wiring (FIG. 3 (a)).

【0043】なお、本実施例2においても、上記実施例
1と同様に,図4(b) および,図4(e) の工程におい
て、エッチングストッパ層を用いて、エッチング形状を
制御するようにしてもよい。
In the second embodiment as well, as in the first embodiment, the etching shape is controlled by using the etching stopper layer in the steps of FIGS. 4 (b) and 4 (e). May be.

【0044】次に動作について説明する。各トランジス
タで発生した熱は、半絶縁性基板12,及びバイアホー
ル13に充填された,Auなる金属13aを介して基板
裏面より放熱される。
Next, the operation will be described. The heat generated in each transistor is radiated from the rear surface of the substrate through the semi-insulating substrate 12 and the metal 13a filled with Au in the via hole 13.

【0045】このように本実施例2の半導体装置では、
半導体装置の発熱部であるトランジスタの下側の半絶縁
性基板12の基板厚を薄く形成し、かつ内部をAuなる
金属13aにより充填されたバイアホール13上にトラ
ンジスタセルを形成することにより、単位トランジスタ
セル毎に放熱性に優れるとともに、HBTセルの半導体
基板1に加わるストレスが抑制され、放熱性に優れ、か
つ接地インダクタンスの小さい半導体装置を得られる効
果がある。
As described above, in the semiconductor device of the second embodiment,
By forming the substrate thickness of the semi-insulating substrate 12 below the transistor, which is the heat generating portion of the semiconductor device, thinly, and forming the transistor cell on the via hole 13 filled with the metal 13a made of Au, the unit cell is formed. The semiconductor device is excellent in heat dissipation for each transistor cell, stress applied to the semiconductor substrate 1 of the HBT cell is suppressed, and a semiconductor device excellent in heat dissipation and having a small ground inductance can be obtained.

【0046】また、このように本実施例2の半導体装置
の製造方法では、トランジスタセル15を形成した半導
体基板1の主面側の全面にトランジスタセル15を覆っ
てこれを仮固定するマスク31を形成し、基板1の上記
トランジスタセル15の存在する下側の部分のみを上記
仮固定するマスク31が露出するまで裏側からエッチン
グすることによって、バイアホール13を形成してトラ
ンジスタセル15を周囲の半導体基板1から切り離し、
さらにバイアホール13の内側全面,及び上記基板1の
裏面全面に金属膜9を形成したのち、バイアホール13
のホール内部に金属13aを充填し上記マスク32を取
り除くことにより、トランジスタセル15は、延性の良
い金属13aを充填されたバイアホール13上に周囲の
半導体基板から独立して形成されるので、製造時に半田
付けする際の熱応力などの応力が半導体基板1に加えら
れてもトランジスタセル15に悪影響が及ばない、放熱
性に優れた半導体装置を容易に実現することができる。
As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment, the mask 31 that covers the transistor cell 15 and temporarily fixes the transistor cell 15 is formed on the entire main surface side of the semiconductor substrate 1 on which the transistor cell 15 is formed. By etching from the back side of the substrate 1 only on the lower side of the substrate 1 where the transistor cell 15 is present until the mask 31 for temporarily fixing is exposed, a via hole 13 is formed and the transistor cell 15 is surrounded by the surrounding semiconductor. Separated from board 1,
Further, after the metal film 9 is formed on the entire inner surface of the via hole 13 and the entire rear surface of the substrate 1, the via hole 13 is formed.
By filling the inside of the hole with the metal 13a and removing the mask 32, the transistor cell 15 is formed on the via hole 13 filled with the metal 13a having good ductility independently of the surrounding semiconductor substrate. It is possible to easily realize a semiconductor device having excellent heat dissipation, which does not adversely affect the transistor cells 15 even if stress such as thermal stress at the time of soldering is applied to the semiconductor substrate 1.

【0047】実施例3.図5は能動素子がHBTである
場合の,本発明の第3の実施例による半導体装置を示す
図であり、図5(a) はその斜視図、図5(b) は図5(a)
のVb−Vb断面における断面図、図6はその製造方法
を示す断面図である。図において、図1及び図3と同一
符号は同一または相当部分を示し、図において、25,
26はそれぞれベース配線,及びコレクタ配線となるエ
アブリッジ配線、32はトランジスタセル15を周囲の
半導体基板1から切り離す際に該トランジスタセル15
を仮固定するマスクである。
Example 3. 5A and 5B are views showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention in the case where the active element is an HBT. FIG. 5A is a perspective view thereof, and FIG. 5B is FIG. 5A.
6 is a cross-sectional view taken along line Vb-Vb in FIG. 6, and FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method thereof. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 3 denote the same or corresponding parts, and in the figure, 25,
Reference numeral 26 is a base wiring and air bridge wiring serving as a collector wiring, respectively, and 32 is the transistor cell 15 when the transistor cell 15 is separated from the surrounding semiconductor substrate 1.
Is a mask for temporarily fixing.

【0048】本実施例3における半導体装置は、能動素
子として、バイアホール13の内部に充填されたAuな
る金属13a上に、下層よりエミッタ層18,ベース層
19,コレクタ層20が順に積層され、かつベース層1
9,コレクタ層20上にベース電極22,コレクタ電極
21が形成されてなるHBTを用いたものであり、該H
BTは周囲の半導体基板1からは独立して形成されてい
る。
In the semiconductor device according to the third embodiment, the emitter layer 18, the base layer 19, and the collector layer 20 are sequentially stacked from the lower layer on the metal 13a of Au filled in the via hole 13 as an active element. And base layer 1
9. An HBT in which a base electrode 22 and a collector electrode 21 are formed on the collector layer 20 is used.
The BT is formed independently of the surrounding semiconductor substrate 1.

【0049】次に、この発明の実施例3による半導体装
置の製造方法を、図6を用いて、特に能動素子がHBT
である場合について説明する。まず、半導体基板1上に
HBT半導体装置からなるトランジスタセル15を、下
層よりエミッタ層18,ベース層19,コレクタ層20
を順に積層し、さらにコレクタ層20及びベース層19
上にそれぞれコレクタ電極21及びベース電極22を形
成する(図6(a) ) 。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The case will be described. First, a transistor cell 15 composed of an HBT semiconductor device is formed on a semiconductor substrate 1 from the lower layer to an emitter layer 18, a base layer 19, and a collector layer 20.
Are sequentially stacked, and the collector layer 20 and the base layer 19 are further stacked.
A collector electrode 21 and a base electrode 22 are formed on each (FIG. 6 (a)).

【0050】次に、半導体基板1の主面の全面に、上記
トランジスタセル15を覆って、トランジスタセル15
を仮固定するマスク32を形成する(図6(b) )。
Next, the entire main surface of the semiconductor substrate 1 is covered with the transistor cell 15 so as to cover the transistor cell 15.
A mask 32 for temporarily fixing is formed (FIG. 6 (b)).

【0051】次いで、半導体基板1を10〜150μm
の厚さまで裏面から研磨する(図6(c) )。
Next, the semiconductor substrate 1 is set to 10 to 150 μm.
The back side is polished to the thickness of (Fig. 6 (c)).

【0052】そして、半導体基板1のトランジスタセル
15の存在する下側の部分のみを、トランジスタセル1
5を仮固定するマスク32,及びトランジスタセル15
のエミッタ層18が露出するまで裏側からエッチングし
て、トランジスタセル15を周囲の半導体基板1から切
り離すように、バイアホール13を形成する(図6(d)
) 。
Then, only the lower portion of the semiconductor substrate 1 where the transistor cell 15 is present is set to the transistor cell 1
5 for temporarily fixing 5 and the transistor cell 15
Etching is performed from the back side until the emitter layer 18 is exposed to form the via hole 13 so as to separate the transistor cell 15 from the surrounding semiconductor substrate 1 (FIG. 6 (d)).
).

【0053】次いで、バイアホール13の内側全面,及
び半導体基板1の裏面の全面に金属膜9を形成して、オ
ーミック電極となるエミッタ電極を形成するとともに、
エミッタ配線を行う(図6(e) )。
Next, a metal film 9 is formed on the entire inner surface of the via hole 13 and the entire rear surface of the semiconductor substrate 1 to form an emitter electrode to be an ohmic electrode, and
Perform emitter wiring (Fig. 6 (e)).

【0054】次に、バイアホール13のホール内部に金
属13aを充填し (図6(f))、上記マスク32を取り除
く(図6(g) )。
Next, the inside of the via hole 13 is filled with metal 13a (FIG. 6 (f)), and the mask 32 is removed (FIG. 6 (g)).

【0055】そして、信号入力パッド2,信号出力パッ
ド3,入力整合回路6,及び出力整合回路7を金属パタ
ーンにより形成するとともに、エアブリッジ配線25,
26により、それぞれベース配線,及びコレクタ配線を
行い、本実施例3の半導体装置を完成する(図5(a)
)。
The signal input pad 2, the signal output pad 3, the input matching circuit 6, and the output matching circuit 7 are formed of a metal pattern, and the air bridge wiring 25,
Base wiring and collector wiring are respectively performed by 26 to complete the semiconductor device of the third embodiment (FIG. 5A).
).

【0056】なお、本実施例3においても、上記実施例
1と同様に,図6(d) の工程において、エッチングスト
ッパ層を用いて、エッチング形状を制御するようにして
もよい。
In the third embodiment as well, similar to the first embodiment, the etching shape may be controlled by using the etching stopper layer in the step of FIG. 6 (d).

【0057】次に動作について説明する。本実施例3で
は、半導体基板1を裏面からエッチングすることによ
り、トランジスタセル15を周囲の半導体基板1から切
り離しており、これによりトランジスタセル15を金属
13aを充填されたバイアホール13上に直接搭載する
ことができ、各トランジスタで発生した熱は、バイアホ
ール13に充填されたAuなる金属13aを介して基板
1の裏面より放熱される。
Next, the operation will be described. In the third embodiment, the semiconductor substrate 1 is etched from the back side to separate the transistor cell 15 from the surrounding semiconductor substrate 1, and thus the transistor cell 15 is directly mounted on the via hole 13 filled with the metal 13a. The heat generated in each transistor is radiated from the back surface of the substrate 1 through the metal 13a made of Au with which the via hole 13 is filled.

【0058】このように本実施例3の半導体装置では、
トランジスタセル15は、周囲の半導体基板1から独立
して形成されており、しかも内部を延性の良い金属13
aにより充填されたバイアホール13上に直接トランジ
スタセル15のエミッタ層18が形成されているので、
放熱性に優れ、HBTセルの半導体基板1に加わるスト
レスが抑制される、かつ接地インダクタンスの小さい半
導体装置が得られる。
As described above, in the semiconductor device of the third embodiment,
The transistor cell 15 is formed independently of the surrounding semiconductor substrate 1, and has a metal 13 with good ductility inside.
Since the emitter layer 18 of the transistor cell 15 is directly formed on the via hole 13 filled with a,
It is possible to obtain a semiconductor device having excellent heat dissipation, suppressing stress applied to the semiconductor substrate 1 of the HBT cell, and having a small ground inductance.

【0059】また、このように本実施例3の半導体装置
の製造方法では、トランジスタセル15を形成した半導
体基板1の主面側の全面にトランジスタセル15を覆っ
てこれを仮固定するマスク32を形成し、基板1の上記
トランジスタセル15の存在する下側の部分のみを上記
仮固定するマスク32が露出するまで裏側からエッチン
グすることによって、バイアホール13を形成してトラ
ンジスタセル15を周囲の半導体基板1から切り離し、
さらにバイアホール13の内側全面,及び上記基板1の
裏面全面に金属膜9を形成したのち、バイアホール13
のホール内部に金属13aを充填し上記マスク32を取
り除くことにより、トランジスタセル15は、金属13
aを充填されたバイアホール13上に周囲の半導体基板
から独立して形成されるので、製造時に半田付けする際
の熱応力などの応力が半導体基板1に加えられてもトラ
ンジスタセル15に悪影響が及ばない、放熱性に優れた
半導体装置を容易に実現することができる。
As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment, the mask 32 that covers the transistor cells 15 and temporarily fixes them is formed on the entire main surface side of the semiconductor substrate 1 on which the transistor cells 15 are formed. By etching from the back side of the substrate 1 only on the lower side of the substrate 1 where the transistor cell 15 is present until the mask 32 for temporary fixing is exposed, the via hole 13 is formed and the transistor cell 15 is surrounded by the surrounding semiconductor. Separated from board 1,
Further, after the metal film 9 is formed on the entire inner surface of the via hole 13 and the entire rear surface of the substrate 1, the via hole 13 is formed.
By filling the inside of the hole with the metal 13a and removing the mask 32, the transistor cell 15 is
Since it is formed on the via hole 13 filled with a independently from the surrounding semiconductor substrate, the transistor cell 15 is not adversely affected even if stress such as thermal stress at the time of soldering during manufacturing is applied to the semiconductor substrate 1. It is possible to easily realize a semiconductor device which is excellent in heat dissipation and does not fall short.

【0060】また、このように本実施例3の半導体装置
の製造方法では、エミッタ層18,ベース層19,コレ
クタ層20と積層する順番を上記実施例2とは逆にし
て、エミッタ層18とバイアホール13上の金属膜9と
をコンタクト,即ちオーミック接合させて、エミッタ電
極とエミッタ配線とを同時に形成することにより、エミ
ッタ電極,及びエミッタ配線を省略することができ、半
導体装置の製造工程を簡単にすることができる。
As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment, the order of stacking the emitter layer 18, the base layer 19 and the collector layer 20 is reversed from that of the second embodiment, and the emitter layer 18 and the emitter layer 18 are stacked. The emitter electrode and the emitter wiring can be omitted by contacting the metal film 9 on the via hole 13 with each other, that is, forming an ohmic contact with the metal film 9, thereby omitting the emitter electrode and the emitter wiring. Can be easy.

【0061】実施例4.上記実施例1,実施例2,及び
実施例3においては、能動素子がFET,HBTである
場合の半導体装置について述べたが、能動素子がHEM
Tであってもよく、この場合に実施例1に示した方法と
同様の製造方法で製造することができ、かつ実施例1の
半導体装置と同様の効果が得られる。
Example 4. Although the semiconductor device in which the active element is the FET or the HBT has been described in the first, second, and third embodiments, the active element is the HEM.
It may be T, and in this case, it can be manufactured by the same manufacturing method as the method shown in the first embodiment, and the same effect as the semiconductor device of the first embodiment can be obtained.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上のようにこの発明にかかる半導体装
置によれば、トランジスタセルを、基板を貫通して設け
られ,かつ内部に低熱抵抗性物質を充填されたバイアホ
ールの基板主面側に、周囲の基板から独立して搭載した
構造としたので、放熱性の向上を図ることができるとと
もに、放熱特性を改善する目的でトランジスタセル部の
基板厚を30μm以下とした場合にも半田付け作業時等
に発生する熱応力によって基板割れ等を生じることのな
い構造を得ることができる効果がある。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the transistor cell is provided on the main surface side of the substrate of the via hole provided through the substrate and filled with the low thermal resistance substance. Since the structure is mounted independently of the surrounding substrate, it is possible to improve the heat dissipation and also to perform the soldering work when the substrate thickness of the transistor cell part is 30 μm or less for the purpose of improving the heat dissipation characteristics. There is an effect that it is possible to obtain a structure in which a substrate crack or the like does not occur due to thermal stress generated at the time.

【0063】また、この発明にかかる半導体装置の製造
方法によれば、トランジスタセルと半導体基板との間に
金属膜を形成してトランジスタセルを半導体基板に固定
した後、該基板のトランジスタセルの下側の部分のみを
その金属膜が露出するまで裏側からエッチングすること
によってバイアホールを形成してトランジスタセルを周
囲の基板から切り離し、その後、バイアホール内に低熱
抵抗性物質を充填するようにしたので、製造時に半田付
けする際の熱応力などの応力が半導体基板に加えられて
もトランジスタに悪影響が及ばない、放熱性に優れた半
導体装置を容易に製造できる効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed between the transistor cell and the semiconductor substrate to fix the transistor cell to the semiconductor substrate, and then the transistor cell under the substrate is formed. Since the via hole is formed by etching only the side part from the back side until the metal film is exposed, the transistor cell is separated from the surrounding substrate, and then the via hole is filled with the low thermal resistance material. Even if a stress such as thermal stress at the time of soldering at the time of manufacturing is applied to the semiconductor substrate, the transistor is not adversely affected, and a semiconductor device excellent in heat dissipation can be easily manufactured.

【0064】また、この発明にかかる半導体装置の製造
方法によれば、トランジスタセルを形成した半導体基板
の主面側の全面にトランジスタセルを覆ってこれを仮固
定するマスクを形成した後、該半導体基板の上記トラン
ジスタセルの存在する下側の部分のみを上記仮固定する
マスクが露出するまで裏側からエッチングすることによ
ってバイアホールを形成してトランジスタセルを周囲の
半導体基板から切り離し、この後、バイアホール内に低
熱抵抗性物質を充填した後、上記仮固定マスクを取り除
くようにしたので、製造時に半田付けする際の熱応力な
どの応力が半導体基板に加えられてもトランジスタセル
に悪影響が及ばない、放熱性に優れた半導体装置を容易
に製造できる効果がある。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a mask for covering the transistor cells and temporarily fixing the transistor cells is formed on the entire main surface side of the semiconductor substrate on which the transistor cells are formed, and then the semiconductor is formed. Only the lower part of the substrate where the transistor cells are present is etched from the back side until the mask for temporarily fixing the above is exposed to form a via hole, and the transistor cell is separated from the surrounding semiconductor substrate, and then the via hole is formed. After filling the low thermal resistance material in the inside, since the temporary fixing mask was removed, even if stress such as thermal stress at the time of soldering during manufacturing is applied to the semiconductor substrate, the transistor cell is not adversely affected. There is an effect that a semiconductor device having excellent heat dissipation can be easily manufactured.

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

【図1】この発明の実施例1による半導体装置を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.

【図2】この発明の実施例1による半導体装置の製造方
法を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例2による半導体装置を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a semiconductor device according to a second embodiment of the invention.

【図4】この発明の実施例2による半導体装置の製造方
法を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the invention.

【図5】この発明の実施例3による半導体装置を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a semiconductor device according to a third embodiment of the invention.

【図6】この発明の実施例3による半導体装置の製造方
法を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】従来のMMIC半導体装置を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing a conventional MMIC semiconductor device.

【図8】従来のMMIC半導体装置を示す平面図。FIG. 8 is a plan view showing a conventional MMIC semiconductor device.

【図9】他の従来の半導体装置の製造方法を示す斜視
図。
FIG. 9 is a perspective view showing another conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図10】他の従来の半導体装置を示す平面図。FIG. 10 is a plan view showing another conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a,1c GaAs半導体基板 1b エッチングストッパ層 2 信号入力パッド 3 信号出力パッド 4 金属パターン 5 トランジスタ部 5a ソース電極 5b ドレイン電極 5c ゲート電極 5d エアブリッジ配線 6 入力整合回路 7 出力整合回路 8 バイアホール 9 裏面金属 10 動作層 12 半絶縁性基板 13 バイアホール 13a 充填金属 14 金属膜 15 トランジスタセル 16 エミッタ電極 17 エミッタ配線 18 エミッタ層 19 ベース層 20 コレクタ層 21 コレクタ電極 22 ベース電極 23,24,25,26 エアブリッジ配線 31,32 マスク 41 下層レジスト層 42 金属層 42a 金属層の残りの部分 43 穴 44 上層レジスト層 45 メッキ金属層 46 FET 47 貫通孔 55a ソース電極 55b ドレイン電極 55c ゲート電極 1, 1a, 1c GaAs semiconductor substrate 1b Etching stopper layer 2 Signal input pad 3 Signal output pad 4 Metal pattern 5 Transistor part 5a Source electrode 5b Drain electrode 5c Gate electrode 5d Air bridge wiring 6 Input matching circuit 7 Output matching circuit 8 Via hole 9 Backside Metal 10 Operating Layer 12 Semi-Insulating Substrate 13 Via Hole 13a Filling Metal 14 Metal Film 15 Transistor Cell 16 Emitter Electrode 17 Emitter Wiring 18 Emitter Layer 19 Base Layer 20 Collector Layer 21 Collector Electrode 22 Base Electrode 23, 24, 25, 26 Air Bridge Wiring 31, 32 Mask 41 Lower Resist Layer 42 Metal Layer 42a Remaining Part of Metal Layer 43 Hole 44 Upper Resist Layer 45 Plating Metal Layer 46 FET 47 Through Hole 55a Source Electrode 55b Drain Down electrode 55c gate electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/331 29/73 21/338 29/812 27/095 7376−4M H01L 29/80 L 7376−4M E ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 21/331 29/73 21/338 29/812 27/095 7376-4M H01L 29/80 L 7376 -4M E

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高周波数帯で動作するトランジスタを有
する半導体集積回路装置において、 半導体基板と、 該基板を貫通して設けられたバイアホールと、 該バイアホール上に設けられた単数または複数のトラン
ジスタセルとを備え、 該単数または複数のトランジスタセルは、該基板主面側
の、該バイアホール内を充填している低熱抵抗性の材料
上に、周囲の半導体基板から独立して形成されているこ
とを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor integrated circuit device having a transistor operating in a high frequency band, a semiconductor substrate, a via hole provided through the substrate, and a single or a plurality of transistors provided on the via hole. A cell, the one or more transistor cells are formed independently of the surrounding semiconductor substrate on the low thermal resistance material filling the via holes on the main surface side of the substrate. A semiconductor device characterized by the above.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 上記トランジスタセルは、下層より半絶縁性基板,動作
層の順に半導体層が積層され、かつ、該動作層上にソー
ス電極,ドレイン電極,ゲート電極を有する電果トラン
ジスタ半導体装置であることを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein in the transistor cell, a semiconductor layer is stacked in this order from a lower layer to a semi-insulating substrate and an operating layer, and a source electrode, a drain electrode and a gate are provided on the operating layer. A semiconductor device, which is an electronic transistor semiconductor device having an electrode.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 上記トランジスタセルは、下層より半絶縁性基板,コレ
クタ層,ベース層,エミッタ層の順に半導体層が積層さ
れ、かつ、該コレクタ層,ベース層,エミッタ層上に各
コレクタ電極,ベース電極,エミッタ電極を有するヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタ半導体装置であることを
特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein in the transistor cell, a semi-insulating substrate, a collector layer, a base layer, and an emitter layer are stacked in this order from a lower layer, and the collector layer and the base layer. A semiconductor device characterized by being a heterojunction bipolar transistor semiconductor device having collector electrodes, base electrodes, and emitter electrodes on an emitter layer.
【請求項4】 請求項1記載の半導体装置において、 上記トランジスタセルは、下層よりエミッタ層,ベース
層,コレクタ層の順に半導体層が積層され、かつ、該ベ
ース層,コレクタ層上にそれぞれベース電極,コレクタ
電極を有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ半導体
装置であることを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein in the transistor cell, semiconductor layers are stacked in this order from a lower layer to an emitter layer, a base layer, and a collector layer, and a base electrode is provided on each of the base layer and the collector layer. , A semiconductor device characterized by being a heterojunction bipolar transistor semiconductor device having a collector electrode.
【請求項5】 半導体基板上に単数または複数のトラン
ジスタセルを形成する工程と、 該トランジスタセル以外の半導体基板の主面側の表面
を、所定の深さまでエッチングする工程と、 上記トランジスタセルと半導体基板との間に、該トラン
ジスタセルを上記半導体基板に固定するための金属膜を
形成する工程と、 上記半導体基板の該トランジスタセルの存在する領域下
の部分のみを、トランジスタセルを固定する上記金属膜
が露出するまで裏側からエッチングしてバイアホールを
形成することにより、該単数または複数のトランジスタ
セル、及びその下の半導体基板を周囲の半導体基板から
切り離す工程と、 上記バイアホール内に低熱抵抗性物質を充填する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming one or a plurality of transistor cells on a semiconductor substrate, a step of etching the main surface side surface of the semiconductor substrate other than the transistor cells to a predetermined depth, the transistor cell and the semiconductor. A step of forming a metal film for fixing the transistor cell to the semiconductor substrate between itself and the substrate; and the metal for fixing the transistor cell only in a portion of the semiconductor substrate below the region where the transistor cell exists. A step of separating the one or more transistor cells and the semiconductor substrate thereunder from the surrounding semiconductor substrate by forming a via hole by etching from the back side until the film is exposed; and a low thermal resistance in the via hole. And a step of filling with a substance.
【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記半導体基板上にトランジスタセルを形成する工程の
前に上記半導体基板内にエッチングストッパ層を形成す
る工程をさらに含み、 上記トランジスタセル以外の半導体基板の主面側の表面
を所定の深さまでエッチングする工程は、上記トランジ
スタセル以外の半導体基板の主面側の表面を上記エッチ
ングストッパ層の表面までエッチングすることによって
行うものであることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of forming an etching stopper layer in the semiconductor substrate before the step of forming a transistor cell on the semiconductor substrate. The step of etching the main surface side surface of the semiconductor substrate other than to a predetermined depth is performed by etching the main surface side surface of the semiconductor substrate other than the transistor cells to the surface of the etching stopper layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項7】 半導体基板上にトランジスタセルを形成
する工程と、 該トランジスタセル以外の半導体基板の主面側の表面
を、所定の深さまでエッチングする工程と、 上記半導体基板の主面側の全面に、上記トランジスタセ
ルを覆って該トランジスタセルを仮固定するマスクを形
成する工程と、 該半導体基板の上記トランジスタセルの存在する下側の
部分のみを、該トランジスタセルを仮固定するマスクが
露出するまで裏側からエッチングすることによりバイア
ホールを形成し、該トランジスタセルを周囲の半導体基
板から切り離す工程と、 該バイアホール内に低熱抵抗性物質を充填する工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. A step of forming a transistor cell on a semiconductor substrate, a step of etching the main surface side surface of the semiconductor substrate other than the transistor cell to a predetermined depth, and an entire main surface side of the semiconductor substrate. And a step of forming a mask for temporarily fixing the transistor cell so as to cover the transistor cell, and a mask for temporarily fixing the transistor cell is exposed only on a lower portion of the semiconductor substrate where the transistor cell exists. Of a semiconductor device including a step of forming a via hole by etching from the back side to separate the transistor cell from the surrounding semiconductor substrate, and a step of filling the via hole with a low thermal resistance material. Production method.
【請求項8】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 半導体基板上に、下層よりコレクタ層,ベース層,エミ
ッタ層の順に半導体層を積層し、かつ、該コレクタ層,
ベース層,エミッタ層上に各コレクタ電極,べース電
極,エミッタ電極をそれぞれ形成して、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ半導体装置を形成することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein a semiconductor layer is laminated on a semiconductor substrate in the order from a lower layer to a collector layer, a base layer, and an emitter layer, and the collector layer,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a collector electrode, a base electrode, and an emitter electrode on a base layer and an emitter layer, respectively, to form a heterojunction bipolar transistor semiconductor device.
【請求項9】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 半導体基板上に、下層よりエミッタ層,ベース層,コレ
クタ層の順に半導体層を積層し、かつ、該ベース層,コ
レクタ層上に各コレクタ電極,べース電極をそれぞれ形
成して、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ半導体装置
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein a semiconductor layer is laminated on a semiconductor substrate in the order of an emitter layer, a base layer and a collector layer from a lower layer, and on the base layer and the collector layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a collector electrode and a base electrode to form a heterojunction bipolar transistor semiconductor device.
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