JPH065633A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH065633A
JPH065633A JP18586092A JP18586092A JPH065633A JP H065633 A JPH065633 A JP H065633A JP 18586092 A JP18586092 A JP 18586092A JP 18586092 A JP18586092 A JP 18586092A JP H065633 A JPH065633 A JP H065633A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
semiconductor
intervening
insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18586092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Otsuka
康二 大塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP18586092A priority Critical patent/JPH065633A/en
Publication of JPH065633A publication Critical patent/JPH065633A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the heat dissipation capacity of GaAs FETs and to operate them at high frequencies. CONSTITUTION:An interposed layer 22 of silicon is provided between a GaAs semiconductor layer 13 to serve as the carrier path of a FET and a heat sink metallic layer 24. The silicon interposed layer 22 has higher heat conductivity and lower specific dielectric constant than those of the GaAs semiconductor layer 13. The linear expansion coefficient of the silicon interposed layer 22 is smaller than that of the GaAs semiconductor layers 12, 13 while the heat sink metallic layer 24 is larger than the semiconductor layers 12, 13. In such a constitution, the thermal expansions are offset.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、GaAs(砒化ガリウ
ム)FET等の半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as GaAs (gallium arsenide) FET.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】GaA
s(砒化ガリウム)系半導体はSi(シリコン)半導体
に比べて電子移動度が大きいため、高周波動作が要求さ
れるデバイスの半導体母材として適している。図10及
び図11はGaAsを母材とした電界効果トランジスタ
(以下、GaAsFETと称する)を原理的に示す。こ
のFETは、GaAs半導体基板1とヒートシンク金属
層2とを備えている。半導体基板1は、FETのチャネ
ル領域を含むGaAs半導体層1aと、半絶縁性となる
ように導電性が制御されたGaAsから成る基部層1b
とから成る。半導体層1aの上面にはソース電極S、ゲ
ート電極G、ドレイン電極Dが配設され、これ等は比較
的大面積のソース接続電極3、ゲート接続電極(ゲート
パッド)4、ドレイン接続電極(ドレインパッド)5に
夫々接続されている。ソース電極3を半導体基板1の下
側のヒートシンク金属層2に接続するために、側面の溝
6に導体7が埋め込まれている。なお、溝6の代りに孔
を使用してソース接続電極3をヒートシンク金属層2に
接続することがある。ヒートシンク金属層2は放熱体と
して機能する他にソース接続電極としても機能する。な
お、ゲ−ト電極Gは半導体層1aとの間にショットキー
バリアを形成する。
PRIOR ART AND PROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION GaA
Since the s (gallium arsenide) based semiconductor has a higher electron mobility than the Si (silicon) semiconductor, it is suitable as a semiconductor base material of a device that requires high frequency operation. 10 and 11 show in principle a field effect transistor (hereinafter referred to as GaAsFET) using GaAs as a base material. This FET includes a GaAs semiconductor substrate 1 and a heat sink metal layer 2. The semiconductor substrate 1 includes a GaAs semiconductor layer 1a including a FET channel region and a base layer 1b made of GaAs whose conductivity is controlled to be semi-insulating.
It consists of and. A source electrode S, a gate electrode G, and a drain electrode D are provided on the upper surface of the semiconductor layer 1a. These are a source connection electrode 3, a gate connection electrode (gate pad) 4, and a drain connection electrode (drain) having a relatively large area. Pads 5). In order to connect the source electrode 3 to the heat sink metal layer 2 on the lower side of the semiconductor substrate 1, the conductor 7 is embedded in the groove 6 on the side surface. The source connection electrode 3 may be connected to the heat sink metal layer 2 by using a hole instead of the groove 6. The heat sink metal layer 2 functions not only as a radiator but also as a source connection electrode. The gate electrode G forms a Schottky barrier with the semiconductor layer 1a.

【0003】ところで、GaAs半導体の熱伝導率は
0.54W/cm・deg 程度と低く、半導体層1aで発生
した熱をヒートシンク金属層2に伝え難い。このために
GaAs基部層1bを薄く形成することが考えられる。
しかし、半絶縁性半導体領域であり且つ比誘電率が比較
的大きい基部層1bを薄くすると、ゲート電極Gとソー
ス接続電極として働くヒートシンク金属層2との間の静
電容量(寄生容量)及びドレイン電極Dとヒートシンク
金属層2との間の容量の増大を招き、且つFET素子の
機械的強度の低下を招く。ゲート・ソース間容量及びド
レイン・ソース間容量が増大すれば周知のように高周波
動作が不可能になる。今、GaAsFETについて述べ
たが、これと類似の別の半導体装置においても同様な問
題があった。
By the way, the thermal conductivity of the GaAs semiconductor is as low as 0.54 W / cm · deg, and it is difficult to transfer the heat generated in the semiconductor layer 1a to the heat sink metal layer 2. For this reason, it is conceivable to form the GaAs base layer 1b thin.
However, if the base layer 1b, which is a semi-insulating semiconductor region and has a relatively large relative dielectric constant, is thinned, the electrostatic capacitance (parasitic capacitance) between the gate electrode G and the heat sink metal layer 2 that functions as the source connection electrode and the drain This causes an increase in capacitance between the electrode D and the heat sink metal layer 2 and a decrease in mechanical strength of the FET element. If the gate-source capacitance and the drain-source capacitance increase, as is well known, high frequency operation becomes impossible. Although the GaAs FET has been described above, another semiconductor device similar to this has the same problem.

【0004】そこで、本発明の第1の目的は、機械的強
度を低下させることなしに放熱特性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。本発明の第2
の目的は、容量の増大を伴なうことなしに放熱特性を向
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。
Therefore, a first object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving heat dissipation characteristics without lowering mechanical strength. Second of the present invention
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of improving heat dissipation characteristics without increasing capacity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るための本発明は、実施例を示す図面の符号を参照して
説明すると、キャリアの通路を含む半導体層13と介在
層22と導電性放熱体層24とを有し、前記介在層22
は前記半導体層13と前記導電性放熱体層24との間に
配置され、前記半導体層13上には複数の電極が配設さ
れ、前記複数の電極の内の1つが前記導電性放熱体層2
4に電気的に接続され、前記介在層22が前記半導体層
13よりも大きな熱伝導率を有する絶縁性または半絶縁
性材料から成り、前記導電性放熱体層24が前記半導体
層13よりも大きな熱伝導率を有し、前記介在層22と
前記導電性放熱体層24の内の一方が前記半導体層13
の線膨張係数よりも大きな線膨張係数を有し、他方が前
記半導体層13の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を
有していることを特徴とする半導体装置に係わるもので
ある。上記第2の目的を達成するための本発明は、前記
介在層22は前記半導体層13よりも小さな比誘電率を
有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置に係
わるものである。
The present invention for attaining the first object will be described with reference to the reference numerals of the drawings showing an embodiment. A semiconductor layer 13 including a carrier passage and an intervening layer 22 are provided. A conductive radiator layer 24, and the intervening layer 22
Is disposed between the semiconductor layer 13 and the conductive heat dissipation layer 24, a plurality of electrodes is disposed on the semiconductor layer 13, and one of the plurality of electrodes is the conductive heat dissipation layer. Two
4, the intervening layer 22 is made of an insulating or semi-insulating material having a higher thermal conductivity than the semiconductor layer 13, and the conductive radiator layer 24 is larger than the semiconductor layer 13. The semiconductor layer 13 has a thermal conductivity, and one of the intervening layer 22 and the conductive radiator layer 24 has the semiconductor layer 13.
The present invention relates to a semiconductor device characterized by having a linear expansion coefficient larger than that of the semiconductor layer 13 and the other having a linear expansion coefficient smaller than that of the semiconductor layer 13. The present invention for attaining the second object relates to a semiconductor device according to claim 1, wherein the intervening layer 22 has a relative dielectric constant smaller than that of the semiconductor layer 13.

【0006】[0006]

【発明の作用及び効果】請求項1に基づく半導体装置に
おいては、介在層22がキャリアの通路(例えばチャネ
ル)を含む半導体層13よりも大きな熱伝導率を有する
絶縁性又は半絶縁性材料から成るので、半導体層13の
熱を導電性放熱体層24に良好に伝える。この介在層2
2は絶縁性又は半絶縁性であるので、半導体層13と導
電性放熱体層24とは電気的分離される。また、介在層
22と導電性放熱体層23との内の一方を半導体層13
の線膨張係数よりも大きくし、他方を小さくしているの
で、熱膨張の打ち消し合いが生じ、熱膨張又は収縮に起
因する歪みによる特性変化及び破壊を防ぐことができ
る。請求項2及び3の発明においては、介在層22が熱
伝導率が大きく且つ比誘電率が小さいので、放熱性の向
上を目的として介在層22を薄く形成しても介在層22
に基づく寄生容量の増大を抑えることができる。
In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the intervening layer 22 is made of an insulating or semi-insulating material having a higher thermal conductivity than that of the semiconductor layer 13 including the carrier passage (eg, channel). Therefore, the heat of the semiconductor layer 13 is satisfactorily transferred to the conductive radiator layer 24. This intervening layer 2
Since 2 is insulating or semi-insulating, the semiconductor layer 13 and the conductive heat dissipation layer 24 are electrically separated. In addition, one of the intervening layer 22 and the conductive heat dissipating layer 23 is connected to the semiconductor layer 13
Since the coefficient of linear expansion is made larger than the coefficient of linear expansion and the other is made smaller, the thermal expansions cancel each other out, and it is possible to prevent characteristic changes and destruction due to strain due to thermal expansion or contraction. In the inventions of claims 2 and 3, since the intervening layer 22 has a large thermal conductivity and a small relative dielectric constant, even if the intervening layer 22 is formed thin for the purpose of improving heat dissipation, the intervening layer 22 is formed.
It is possible to suppress an increase in parasitic capacitance due to

【0007】[0007]

【実施例】次に、図1〜図9を参照して本発明の実施例
に係わるGaAsFETを説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a GaAs FET according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0008】本実施例のGaAsFETを製造するにあ
たっては、まず図1に示すように、導電性が制御された
GaAs半導体から成る半絶縁性半導体層11と、Al
GaAs(砒化アルミガリウム)から成る半絶縁性半導
体層12とGaAsから成るn形半導体層13とを備え
た半導体ウエハ14を用意する。半絶縁性半導体層11
は、厚さが約250μmであり、半絶縁性半導体層12
とn形半導体層13とを支持するサブストレートとして
機能する。半絶縁性半導体層12はキャリア濃度が約1
×106 cm-3以上であり、わずかにp形導電性を示す場
合もある。この半絶縁性半導体層12は半絶縁性基板1
1の上に形成された約5μmの厚さのエピタキシャル成
長層である。n形半導体層13は約1×1017cm-3のキ
ャリア濃度を有するように半絶縁性半導体層12の上に
形成された約0.2〜0.4μmのエピタキシャル成長
層である。ウエハ14は、図10に示すソース電極S、
ゲート電極G、ドレイン電極D、ソース接続電極3、ゲ
ート接続電極(パッド)4、ドレイン接続電極(パッ
ド)5を含むFETと同一の構造のFETを形成するた
めの複数の素子形成予定領域15を含む。素子形成予定
領域15は分離のための素子間領域16によって縦方向
及び横方向に網目状に区画されている。なお、図1〜図
8では省略されているが、図1の工程において半導体層
13の上に図9に示すソ−ス電極S、ゲ−ト電極G、ド
レイン電極D、ソ−ス接続電極3、更に図10に示す接
続電極4及びドレイン接続電極5を形成する。
In manufacturing the GaAs FET of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, a semi-insulating semiconductor layer 11 made of a GaAs semiconductor whose conductivity is controlled, and an Al layer.
A semiconductor wafer 14 having a semi-insulating semiconductor layer 12 made of GaAs (aluminum gallium arsenide) and an n-type semiconductor layer 13 made of GaAs is prepared. Semi-insulating semiconductor layer 11
Has a thickness of about 250 μm, and is semi-insulating semiconductor layer 12
And functions as a substrate supporting the n-type semiconductor layer 13. The semi-insulating semiconductor layer 12 has a carrier concentration of about 1
It is not less than × 10 6 cm -3 , and it may slightly show p-type conductivity. This semi-insulating semiconductor layer 12 is a semi-insulating substrate 1.
1 is an epitaxially grown layer having a thickness of about 5 μm formed on top of No. 1. The n-type semiconductor layer 13 is an epitaxial growth layer of about 0.2 to 0.4 μm formed on the semi-insulating semiconductor layer 12 so as to have a carrier concentration of about 1 × 10 17 cm −3 . The wafer 14 has a source electrode S shown in FIG.
A plurality of element formation planned regions 15 for forming an FET having the same structure as the FET including the gate electrode G, the drain electrode D, the source connection electrode 3, the gate connection electrode (pad) 4, and the drain connection electrode (pad) 5 are formed. Including. The element formation planned region 15 is divided into meshes in the vertical and horizontal directions by the inter-element regions 16 for isolation. Although omitted in FIGS. 1 to 8, the source electrode S, the gate electrode G, the drain electrode D, and the source connection electrode shown in FIG. 9 are formed on the semiconductor layer 13 in the step of FIG. 3. Further, the connection electrode 4 and the drain connection electrode 5 shown in FIG. 10 are formed.

【0009】次に、図2に示すように、ウエハ14上面
即ち各電極を有する半導体層13の上面にポリイミド樹
脂から成る接着剤18を塗布し、これを介してSiO2
(酸化シリコン)から成る厚さ約300〜400μmの
絶縁性板材19を貼着する。
Next, as shown in FIG. 2, an adhesive 18 made of polyimide resin is applied to the upper surface of the wafer 14, that is, the upper surface of the semiconductor layer 13 having each electrode, and SiO 2 is applied therethrough.
An insulating plate material 19 made of (silicon oxide) and having a thickness of about 300 to 400 μm is attached.

【0010】次に、図2の半導体ウエハ14をエッチン
グ液中に浸漬させてGaAsから成る半絶縁性半導体層
11をエッチングによって除去する。本実施例では、G
aAsに対するエッチング速度がAlGaAsに対する
エッチング速度の100倍程度であるクエン酸:H2
=6:1のエッチング液を使用してエッチングを施し
た。このため、AlGaAsから成るn形半導体層12
がエッチングの進行を良好に抑制して、GaAsから成
る半絶縁性半導体層11を選択性良くエッチング除去で
きる。なお、ウエハ14の上面は絶縁性板材19がマス
クとして機能するのでエッチングが施されない。図3に
示すように半絶縁性半導体層11をエッチング除去した
後は、素子の基部層としての半絶縁性半導体層12及び
素子動作領域としてのn形半導体層13が絶縁性板材1
9で保持された構造となり、これ等は十分な機械的強度
を有する。
Next, the semiconductor wafer 14 of FIG. 2 is immersed in an etching solution to remove the semi-insulating semiconductor layer 11 made of GaAs by etching. In this embodiment, G
The etching rate for aAs is about 100 times the etching rate for AlGaAs. Citric acid: H 2 O
Etching was performed using an etching solution of = 6: 1. Therefore, the n-type semiconductor layer 12 made of AlGaAs
However, the progress of etching can be suppressed well, and the semi-insulating semiconductor layer 11 made of GaAs can be removed by etching with good selectivity. The upper surface of the wafer 14 is not etched because the insulating plate material 19 functions as a mask. After the semi-insulating semiconductor layer 11 is removed by etching as shown in FIG. 3, the semi-insulating semiconductor layer 12 as the base layer of the device and the n-type semiconductor layer 13 as the device operating region are replaced with the insulating plate material 1.
The structure retained by 9 has a sufficient mechanical strength.

【0011】次に、周知のフォトリソグラフィー工程を
用いて図4に示すように、素子間領域16に対応する部
分の半絶縁性半導体層12及びn形半導体層13を選択
的にエッチング除去して溝20を形成する。溝20は平
面的に見て網目状に形成され、複数の素子形成予定領域
15は溝20に包囲され、互いに電気的に分離される。
Next, as shown in FIG. 4, the semi-insulating semiconductor layer 12 and the n-type semiconductor layer 13 in the portion corresponding to the inter-device region 16 are selectively removed by etching using a well-known photolithography process. The groove 20 is formed. The groove 20 is formed in a mesh shape in a plan view, and the plurality of element formation regions 15 are surrounded by the groove 20 and are electrically separated from each other.

【0012】次に、半絶縁性半導体層12の全面に感光
性を有するポリイミド系樹脂を塗布する。続いて、この
ポリイミド系樹脂に対して選択的に紫外線を照射して紫
外線照射部と紫外線非照射部との溶解性の差を利用して
図5に示すように溝20に対応させてポリイミド分離層
21を形成する。ポリイミド分離層21は、平面的に見
て網目状に形成され、夫々の素子形成予定領域15を島
状に離間して、これを包囲する。
Next, a photosensitive polyimide resin is applied to the entire surface of the semi-insulating semiconductor layer 12. Then, the polyimide resin is selectively irradiated with ultraviolet rays to utilize the difference in solubility between the ultraviolet ray irradiated portion and the ultraviolet ray non-irradiated portion so as to correspond to the groove 20 as shown in FIG. Form the layer 21. The polyimide separation layer 21 is formed in a mesh shape when seen in a plan view, and separates the respective element formation planned regions 15 into islands and surrounds them.

【0013】次に、図6に示すように、n形半導体層1
2及びポリイミド分離層21を含む主面全体に導電性が
制御された半絶縁性のSi(シリコン)半導体から成る
介在層22をプラズマCVD法によって形成し、更にこ
の介在層22の主面全体にAu(金)蒸着層23を周知
の真空蒸着法で形成する。本実施例では半絶縁性介在層
22の厚さを10〜30μmとした。なお、Au蒸着層
23は後述のCu(銅)メッキが良好に行えるように形
成したものであり、1000オングストローム程度の厚
さを有すれば十分であり、本実施例では約5000オン
グストロームとした。
Next, as shown in FIG. 6, the n-type semiconductor layer 1 is formed.
2 and a polyimide separation layer 21 are formed on the entire main surface including a semi-insulating Si (silicon) semiconductor whose conductivity is controlled by a plasma CVD method, and the entire main surface of the intermediate layer 22 is formed. The Au (gold) vapor deposition layer 23 is formed by a known vacuum vapor deposition method. In this embodiment, the thickness of the semi-insulating intervening layer 22 is set to 10 to 30 μm. The Au vapor-deposited layer 23 is formed so that Cu (copper) plating, which will be described later, can be satisfactorily performed, and it suffices that the Au vapor-deposited layer 23 has a thickness of about 1000 angstroms.

【0014】次に、隣り合う素子形成予定領域15の相
互間の素子間領域16即ちポリイミド分離層21が形成
された領域に対応する部分の介在層22及びAu蒸着層
23を図7に示すようにエッチング除去する。但し、隣
り合う素子形成予定領域15の辺が互いに対向する領域
の一部はエッチングせずに介在層22及びAu蒸着層2
3を図6の状態に残存させる。従って、平面的に見る
と、複数の素子形成予定領域15は部分的に残存した介
在層22とAu蒸着層23によって格子状に相互に連結
されている。
Next, as shown in FIG. 7, the intervening layer 22 and the Au vapor-deposited layer 23 of the portion corresponding to the inter-element region 16 between the adjacent element formation planned regions 15, that is, the region where the polyimide separation layer 21 is formed are shown in FIG. To be removed by etching. However, some of the regions where the sides of the adjacent element formation planned regions 15 face each other are not etched and the intervening layer 22 and the Au vapor deposition layer 2 are not etched.
3 is left in the state of FIG. Therefore, when viewed two-dimensionally, the plurality of device formation regions 15 are interconnected in a grid pattern by the partially remaining intervening layer 22 and Au vapor deposition layer 23.

【0015】次に、図7に示す組立体をCu(銅)メッ
キ浴槽中に浸漬させて、図8に示すようにAu蒸着層2
3に重ねてCuメッキ層から成るヒートシンク金属層2
4を形成する。ヒートシンク金属層24は約30μmの
厚さを有する。Au蒸着層23とヒートシンク金属層2
4は導電性放熱体層であり、放熱に寄与すると共にソー
ス電極としても使用されるものであり、半導体層13及
び介在層22よりも大きな熱伝導率を有する。
Next, the assembly shown in FIG. 7 is immersed in a Cu (copper) plating bath, and as shown in FIG.
Heatsink metal layer 2 consisting of Cu plating layer on top of 3
4 is formed. The heat sink metal layer 24 has a thickness of about 30 μm. Au deposition layer 23 and heat sink metal layer 2
Reference numeral 4 denotes a conductive heat dissipation layer, which contributes to heat dissipation and is also used as a source electrode, and has a higher thermal conductivity than the semiconductor layer 13 and the intervening layer 22.

【0016】次に、絶縁性基板19、接着剤層18、ポ
リイミド分離層21、更に隣り合う複数の素子形成予定
領域15を連結する部分の介在層22、Au蒸着層23
及びヒートシンク金属層24をエッチング除去し、図9
に示すように個別化したGaAsFETチップを完成さ
せる。なお、ソース接続電極3とAu蒸着層23及びヒ
ートシンク金属層24との電気的接続は、図10と同様
な接続用溝6を設け、ここに導体7を埋設することによ
って達成する。図9の各種の電極は前述したように図1
の工程で設けたものであり、図1〜図8では図示を省略
したものである。
Next, the insulating substrate 19, the adhesive layer 18, the polyimide separation layer 21, the intervening layer 22 for connecting a plurality of adjacent device formation regions 15 and the Au vapor deposition layer 23.
And the heat sink metal layer 24 is etched away,
The individualized GaAs FET chip is completed as shown in FIG. The source connection electrode 3 is electrically connected to the Au vapor deposition layer 23 and the heat sink metal layer 24 by providing the connection groove 6 similar to that shown in FIG. 10 and burying the conductor 7 therein. The various electrodes in FIG. 9 are similar to those in FIG.
It is provided in the process of FIG. 1 and is not shown in FIGS.

【0017】このGaAsFETにおいては、キャリア
通路即ちチャネル領域となるn形のGaAs半導体層1
3及びこれに隣接する半絶縁性のAlGaAs半導体層
12は薄く形成されており、これ等の半導体層12、1
3とAu蒸着層23及びヒートシンク金属層24から成
る導電性放熱体層との間の介在層22は熱伝導率がGa
As及びAlGaAsに比べて3倍程度大きく且つ比誘
電率がGaAs及びAlGaAsに比べて小さいSiで
形成されている。このため、高速動作特性が良好で高出
力化が実現されたGaAsFETが得られる。なお、介
在層22を30μm程度の厚さで形成した場合には、図
11の従来例のGaAs基部層1bを30μm程度の厚
さで形成した場合よりも放熱性は3倍程度向上し、高速
動作特性も若干向上する。
In this GaAs FET, an n-type GaAs semiconductor layer 1 which becomes a carrier passage, that is, a channel region.
3 and the semi-insulating AlGaAs semiconductor layer 12 adjacent thereto are thinly formed.
3 and the conductive heat dissipating layer composed of the Au vapor-deposited layer 23 and the heat sink metal layer 24, the intervening layer 22 has a thermal conductivity of Ga.
It is made of Si which is about three times as large as As and AlGaAs and has a relative dielectric constant smaller than that of GaAs and AlGaAs. Therefore, it is possible to obtain a GaAs FET having excellent high speed operation characteristics and high output. When the intervening layer 22 is formed with a thickness of about 30 μm, the heat dissipation is improved by about 3 times as compared with the case where the GaAs base layer 1b of the conventional example of FIG. 11 is formed with a thickness of about 30 μm. The operating characteristics are also slightly improved.

【0018】またこのFETでは、線膨張係数が約1
6.8×10-6deg -1と大きいCuから成るヒートシン
ク金属層24と線膨張係数が約2.6×10-6deg -1
小さいSi半導体から成る介在層22とが両者の線膨張
係数差を相殺し合い、結果として両者の線膨張係数和が
半導体層12、13の線膨張係数(約6.9×10-6de
g -1)に近づいた値となっている。このため、線膨張係
数差に起因する歪みの発生が抑制され、長期にわたって
電気的特性の変動が少ないGaAsFETが得られる。
Further, in this FET, the linear expansion coefficient is about 1.
The heat sink metal layer 24 made of Cu as large as 6.8 × 10 −6 deg −1 and the intervening layer 22 made of Si semiconductor having a small linear expansion coefficient of about 2.6 × 10 −6 deg −1 both have linear expansion. The coefficient differences cancel each other out, and as a result, the sum of the linear expansion coefficients of the two becomes equal to the linear expansion coefficient of the semiconductor layers 12 and 13 (about 6.9 × 10 −6 de
It is close to g -1 ). Therefore, the generation of strain due to the difference in linear expansion coefficient is suppressed, and a GaAsFET having a small variation in electrical characteristics over a long period of time can be obtained.

【0019】また、このFETの製造方法によれば、ポ
リイミド分離層21によって素子形成予定領域15を互
いに島状に離間させて半絶縁介在層22及びヒートシン
ク金属層24を形成する。このため、ウエハ半導体層1
2、13と半絶縁介在層22の線膨脹係数差に起因する
歪みが生じ難い。
Further, according to the method of manufacturing the FET, the semi-insulating intervening layer 22 and the heat sink metal layer 24 are formed by separating the element formation planned regions 15 from each other in an island shape by the polyimide separation layer 21. Therefore, the wafer semiconductor layer 1
Strain due to the difference in linear expansion coefficient between the second and the third and the semi-insulating intervening layer 22 is unlikely to occur.

【0020】また、隣り合う素子形成予定領域15が半
絶縁介在層22及びヒートシンク金属層24の一部で連
結されているので、ウエハの取扱い中の強度が十分に大
きく得られる。
Further, since the adjacent element formation regions 15 are connected by the semi-insulating intervening layer 22 and a part of the heat sink metal layer 24, the strength during handling of the wafer can be sufficiently increased.

【0021】[0021]

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 介在層22はキュービックボロンナイトライド
やダイヤモンドを使用しても良い。キュービックボロン
ナイトライドの熱伝導率及び比誘電率は夫々約6W/cm
・deg 及び6であり、ダイヤモンドの熱伝導率及び比誘
電率は夫々約9〜20W/cm・deg 及び7である。従っ
て、これらの材料を使用すればSiを使用した場合より
も高速動作特性を損なうことなしに介在層22を薄くで
き、更に素子の高出力化が可能となる。なお、両物質と
も線膨張係数がGaAs及びAlGaAsのそれよりも
小さく、Cu材から成るヒートシンク金属層24との組
合せによって実施例と同様にこの組合体の線膨張係数を
半導体層12、13のそれに近づけることができる。ヒ
ートシンク金属層24にAu、Ag、Ni等を使用して
も同様な効果が得られる。 (2) 半導体層12、13にはGaAsの他にInP
やInAsPを使用しても良い。 (3) ヒートシンク金属層24の形成時にポリイミド
分離層21は隣接する素子形成予定領域15を連結する
一部のみに残存させても良い。 (4) ソース接続電極3とAu蒸着層23及びヒート
シンク金属層24の電気的接続をするために、溝6の代
りに孔を形成し、ここに導電体を埋め込むことによって
達成してもよい。 (5) ソース接続電極3の代りにドレイン接続用電極
5をヒートシンク金属層24に接続することができる。
また、FET以外の半導体素子にも本発明を適用するこ
とができる。 (6) 必要に応じて半導体層12とAu蒸着層23と
のいずれか一方又は両方を省くことができる。
MODIFICATION The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the following modifications are possible. (1) For the intervening layer 22, cubic boron nitride or diamond may be used. The thermal conductivity and relative permittivity of cubic boron nitride are about 6 W / cm, respectively.
-Deg and 6, and the thermal conductivity and relative permittivity of diamond are about 9 to 20 W / cm-deg and 7, respectively. Therefore, by using these materials, the intervening layer 22 can be made thinner without impairing the high-speed operation characteristics, and higher output of the device can be achieved, as compared with the case of using Si. The linear expansion coefficient of both materials is smaller than that of GaAs and AlGaAs, and by combining with the heat sink metal layer 24 made of Cu material, the linear expansion coefficient of this combination is set to that of the semiconductor layers 12 and 13 as in the embodiment. You can get closer. The same effect can be obtained by using Au, Ag, Ni or the like for the heat sink metal layer 24. (2) In addition to GaAs, InP is used for the semiconductor layers 12 and 13.
Alternatively, InAsP may be used. (3) When the heat sink metal layer 24 is formed, the polyimide separation layer 21 may be left only in a part connecting the adjacent element formation planned regions 15. (4) In order to electrically connect the source connection electrode 3 to the Au vapor deposition layer 23 and the heat sink metal layer 24, a hole may be formed instead of the groove 6 and a conductor may be embedded therein. (5) Instead of the source connection electrode 3, the drain connection electrode 5 can be connected to the heat sink metal layer 24.
The present invention can also be applied to semiconductor elements other than FETs. (6) Either or both of the semiconductor layer 12 and the Au vapor deposition layer 23 can be omitted as required.

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

【図1】本発明の実施例のGaAsFETの製造工程を
説明するための半導体ウエハを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor wafer for explaining a manufacturing process of a GaAs FET of an embodiment of the present invention.

【図2】絶縁性板材を貼着したウエハを示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a wafer to which an insulating plate material is attached.

【図3】1つの半導体層をエッチングで除去したウエハ
を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a wafer in which one semiconductor layer is removed by etching.

【図4】素子間領域をエッチングしたウエハを示す断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a wafer having an inter-element region etched.

【図5】素子間領域にポリイミド分離層を設けたウエハ
を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a wafer provided with a polyimide separation layer in a region between elements.

【図6】介在層を設けたウエハを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a wafer provided with an intervening layer.

【図7】素子間領域の介在層の一部を除去したウエハを
示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a wafer from which a part of an intervening layer in an inter-element region is removed.

【図8】ヒートシンク金属層を設けたウエハを示す断面
図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a wafer provided with a heat sink metal layer.

【図9】ウエハから分離したGaAsFETを原理的に
示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing in principle a GaAs FET separated from a wafer.

【図10】従来のGaAsFETを原理的に示す平面図
である。
FIG. 10 is a plan view showing a conventional GaAs FET in principle.

【図11】図10のA−A線断面図である。11 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 半絶縁性半導体層 13 n形半導体層 22 シリコン介在層 23 Au蒸着層 24 ヒートシンク金属層 12 semi-insulating semiconductor layer 13 n-type semiconductor layer 22 silicon intervening layer 23 Au deposition layer 24 heat sink metal layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 キャリアの通路を含む半導体層(13)
と介在層(22)と導電性放熱体層(24)とを有し、 前記介在層(22)は前記半導体層(13)と前記導電
性放熱体層(24)との間に配置され、 前記半導体層(13)上には複数の電極が配設され、 前記複数の電極の内の1つが前記導電性放熱体層(2
4)に電気的に接続され、 前記介在層(22)が前記
半導体層(13)よりも大きな熱伝導率を有する絶縁性
または半絶縁性材料から成り、 前記導電性放熱体層(24)が前記半導体層(13)よ
りも大きな熱伝導率を有し、 前記介在層(22)と前記導電性放熱体層(24)の内
の一方が前記半導体層(13)の線膨張係数よりも大き
な線膨張係数を有し、他方が前記半導体層(13)の線
膨張係数よりも小さい線膨張係数を有していることを特
徴とする半導体装置。
1. A semiconductor layer (13) containing carrier channels.
An intervening layer (22) and a conductive heat dissipation layer (24), the intervening layer (22) being disposed between the semiconductor layer (13) and the conductive heat dissipation layer (24), A plurality of electrodes are disposed on the semiconductor layer (13), and one of the plurality of electrodes is the conductive heat dissipation layer (2).
4), the intervening layer (22) is made of an insulating or semi-insulating material having a higher thermal conductivity than the semiconductor layer (13), and the conductive radiator layer (24) is It has a thermal conductivity higher than that of the semiconductor layer (13), and one of the intervening layer (22) and the conductive radiator layer (24) is larger than the linear expansion coefficient of the semiconductor layer (13). A semiconductor device having a linear expansion coefficient and the other having a linear expansion coefficient smaller than that of the semiconductor layer (13).
【請求項2】 前記介在層(22)は前記半導体層(1
3)よりも小さな比誘電率を有することを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。
2. The intervening layer (22) is the semiconductor layer (1).
The semiconductor device according to claim 1, which has a relative dielectric constant smaller than that of 3).
【請求項3】 キャリアの通路を含む半導体層(13)
と介在層(22)と導電性放熱体層(24)とを有し、 前記介在層(22)が前記半導体層(13)と前記導電
性放熱体層(24)との間に配置され、 前記半導体層(13)上には複数の電極が配設され、 前記複数の電極の内の1つが前記導電性放熱体層(2
4)に電気的に接続され、 前記介在層(22)が前記
半導体層(13)よりも大きな熱伝導率を有する絶縁性
又は半絶縁性材料から成り、 前記導電性放熱体層(24)が前記半導体層(13)よ
りも大きな熱伝導率を有し、 前記介在層(22)は前記半導体層(13)の比誘電率
よりも小さい誘電率を有することを特徴とする半導体装
置。
3. A semiconductor layer (13) containing carrier passages.
An intervening layer (22) and a conductive radiator layer (24), the intervening layer (22) being disposed between the semiconductor layer (13) and the conductive radiator layer (24), A plurality of electrodes are disposed on the semiconductor layer (13), and one of the plurality of electrodes is the conductive heat dissipation layer (2).
4), the intervening layer (22) is made of an insulating or semi-insulating material having a higher thermal conductivity than the semiconductor layer (13), and the conductive heat dissipation layer (24) is A semiconductor device having a thermal conductivity larger than that of the semiconductor layer (13), and the intervening layer (22) having a dielectric constant smaller than a relative dielectric constant of the semiconductor layer (13).
JP18586092A 1992-06-18 1992-06-18 Semiconductor device Pending JPH065633A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18586092A JPH065633A (en) 1992-06-18 1992-06-18 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18586092A JPH065633A (en) 1992-06-18 1992-06-18 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH065633A true JPH065633A (en) 1994-01-14

Family

ID=16178150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18586092A Pending JPH065633A (en) 1992-06-18 1992-06-18 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH065633A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259156B1 (en) 1998-03-13 2001-07-10 Nec Corporation Semiconductor device and method for manufacturing same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259156B1 (en) 1998-03-13 2001-07-10 Nec Corporation Semiconductor device and method for manufacturing same
US6372550B2 (en) 1998-03-13 2002-04-16 Nec Corporation Semiconductor device and method for manufacturing same
US6627989B2 (en) 1998-03-13 2003-09-30 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and method for manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6825559B2 (en) Group III nitride based flip-chip intergrated circuit and method for fabricating
TWI525753B (en) Gallium nitride power devices using island topography
TWI497644B (en) Graphene channel-based devices and methods for fabrication thereof
EP0663693A1 (en) Low thermal impedance integrated circuit
KR20120041237A (en) Island matrixed gallium nitride microwave and power switching transistors
WO2020255259A1 (en) Semiconductor device and method for producing same
US6940157B2 (en) High frequency semiconductor module, high frequency semiconductor device and manufacturing method for the same
US8026581B2 (en) Gallium nitride material devices including diamond regions and methods associated with the same
KR20210132573A (en) Substrate loss reduction for semiconductor devices
JPH03262136A (en) Improvement of high-performance transistor manufactured of third to fifth group material on silicon board and manufacture thereof
JP2002270822A (en) Semiconductor device
JP2006229218A (en) Method for manufacturing semiconductor device and resulting device
US7598588B2 (en) Semiconductor structure and method of manufacture
JPH065633A (en) Semiconductor device
JPS5914906B2 (en) Method for manufacturing field effect transistors
JP2023504767A (en) Semiconductor structure with reduced thermally induced bowing
JP2510544B2 (en) Manufacturing method of monolithic microwave IC
US4374392A (en) Monolithic integrated circuit interconnection and fabrication method
JP2629600B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH0362930A (en) Manufacture of semiconductor device
KR100286710B1 (en) Method for fabricating power device for reducing thermal resistance
JPH0491441A (en) Manufacture of field-effect transistor
CN116093154A (en) Semiconductor structure and manufacturing method thereof
JP2549795B2 (en) Compound semiconductor integrated circuit and manufacturing method thereof
JPS62229955A (en) Semiconductor device