KR101921492B1 - 반도체 소자 및 반도체 소자를 이용한 장치 - Google Patents

반도체 소자 및 반도체 소자를 이용한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101921492B1
KR101921492B1 KR1020170030461A KR20170030461A KR101921492B1 KR 101921492 B1 KR101921492 B1 KR 101921492B1 KR 1020170030461 A KR1020170030461 A KR 1020170030461A KR 20170030461 A KR20170030461 A KR 20170030461A KR 101921492 B1 KR101921492 B1 KR 101921492B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pad
electrode
source
region
via hole
Prior art date
Application number
KR1020170030461A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180103470A (ko
Inventor
곽철호
차호영
Original Assignee
(주)칩스케이
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 (주)칩스케이 filed Critical (주)칩스케이
Priority to KR1020170030461A priority Critical patent/KR101921492B1/ko
Publication of KR20180103470A publication Critical patent/KR20180103470A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101921492B1 publication Critical patent/KR101921492B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76805—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics the opening being a via or contact hole penetrating the underlying conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7782—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET
    • H01L29/7783—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET using III-V semiconductor material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements

Abstract

본 발명은 소스 전극과 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하여 구성된 회로소자가 집적된 반도체 소자에 관한 것으로, 회로소자가 집적된 소자영역; 상기 소자영역의 게이트 전극과 연결된 게이트 패드; 상기 소자영역의 드레인 전극과 연결된 드레인 전극; 및 상기 소자영역의 소스 전극과 연결된 소스 패드를 포함하여 구성되며, 기판에서 상기 소스 패드의 아랫면까지 연결되는 하나 이상의 비아홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 소스 패드의 아래쪽으로 기판을 관통하는 비아홀을 형성함으로써, 반도체 소자의 설치 과정에서 그라운드 본딩을 수행하지 않고 비아홀을 통해서 바닥의 그라운드면과 그라운딩하여 발열에 대한 문제를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 회로소자가 집적된 소자영역을 채널폭에 따라 균등 분할하여 서로 이격된 2개로 구성함으로써, 1개의 소자영역에서 열이 집중되던 것을 분산시킬 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

반도체 소자 및 반도체 소자를 이용한 장치{SEMICONDUCTOR ELEMENT AND DEVICE USING THE SEMICONDUCTOR ELEMENT}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 발열에 의한 문제를 최소화할 수 있는 구조의 반도체 소자에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 반도체 물질을 소재로 하여 만든 회로 소자를 의미하며, 다수의 회로 소자를 집적한 반도체 칩 형태로 제작하여 사용하고 있다.
반도체 소자의 동작을 위해서는 회로 소자의 전극들이 외부와 전기적으로 연결되어야 하지만, 집적된 회로 소자들 각각을 전기적으로 연결할 수 없으므로, 집적된 회로 소자들에서 동일한 기능을 수행하는 전극들과 전기적으로 연결된 본딩 패드를 함께 형성하고, 와이어 본딩을 통해 본딩 패드와 외부를 전기적으로 연결한다.
한편, 반도체 소자를 제조하는 기술의 발달로 반도체 소자에 집적되는 회로 소자의 크기가 작아지고 집적되는 양이 증가하고 있는 반면에, 반도체 소자에서 발생하는 열이 문제가 되고 있다. 방열 에폭시 등을 사용하여 반도체 소자를 부착함으로써 발열문제를 해소하려 하고 있으나 한계가 있다.
나아가 반도체 소자에 집적된 회로에 포함된 전극 중에 일부를 그라운딩 해야 하는 경우에 별도의 그라운드 본딩을 위한 구성이 추가되어 구조가 복잡해지는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 10-0708051
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 발열문제를 최소화하고 그라운딩이 용이한 반도체 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자는, 소스 전극과 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하여 구성된 회로소자가 집적된 반도체 소자로서, 회로소자가 집적된 소자영역; 상기 소자영역의 게이트 전극과 연결된 게이트 패드; 상기 소자영역의 드레인 전극과 연결된 드레인 전극; 및 상기 소자영역의 소스 전극과 연결된 소스 패드를 포함하여 구성되며, 기판에서 상기 소스 패드의 아랫면까지 연결되는 하나 이상의 비아홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
이때, 비아홀의 적어도 일부에 상기 소스 패드에 접촉하는 금속이 채워져 상기 반도체 소자의 기판 바닥과 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고 비아홀의 단면이 좌우 폭과 전후 폭이 다른 슬릿형태인 것이 바람직하다.
나아가 소자영역이 서로 이격된 2개 이상으로 분리되어 형성된 것이 좋으며, 특히 분리된 소자영역이 반도체 소자 전체의 채널폭을 균등 분할하도록 구성된 것이 바람직하다.
반도체 소자는 GaN계 물질을 사용하는 GaN계 반도체 소자일 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 의한 반도체 소자를 이용한 장치는, 소스 전극과 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하여 구성된 회로소자가 집적된 반도체 소자와 전기적으로 연결된 장치로서, 상기 반도체 소자가 회로소자가 집적된 소자영역, 상기 소자영역의 게이트 전극과 연결된 게이트 패드, 상기 소자영역의 드레인 전극과 연결된 드레인 전극 및 상기 소자영역의 소스 전극과 연결된 소스 패드를 포함하여 구성되고, 상기 장치의 입력부가 상기 게이트 패드에 전기적으로 연결되고, 상기 장치의 출력부가 상기 드레인 패드에 전기적으로 연결되며, 상기 반도체 소자는 기판에서 상기 소스 패드의 아랫면까지 연결되는 하나 이상의 비아홀을 포함하고, 상기 비아홀의 적어도 일부에 채워져 상기 소스 패드에 접촉하는 금속에 의해서, 상기 소스 패드가 상기 장치에서 상기 반도체 소자가 부착되는 그라운드면에 그라운딩된 것을 특징으로 한다.
입력부와 게이트 패드 및 출력부와 게이트 패드가 와이어 본딩에 의해서 전기적으로 연결된 것이 좋으며, 특히 출력부와 게이트 패드를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩이 웨지 본딩인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 소스 패드의 아래쪽으로 기판을 관통하는 비아홀을 형성함으로써, 반도체 소자의 설치 과정에서 그라운드 본딩을 수행하지 않고 비아홀을 통해서 바닥의 그라운드면과 그라운딩하여 발열에 대한 문제를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 회로소자가 집적된 소자영역을 채널폭에 따라 균등 분할하여 서로 이격된 2개로 구성함으로써, 1개의 소자영역에서 열이 집중되던 것을 분산시킬 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 소자 영역의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자를 장치에 연결한 모습을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자를 장치에 연결한 모습을 나타낸 단면도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 구조를 나타내는 평면도이다.
본 실시예의 반도체 소자(10)는 회로소자에 해당하는 소자영역(11)과 이에 포함되는 전극과 연결된 게이트 패드(12), 드레인 패드(13) 및 소스 패드(14)가 형성된다.
소자영역(11)은 반도체를 사용하여 제조된 회로소자가 집적된 부분이다. 특히, 소스 전극과 드레인 전극 및 게이트 전극을 구비하는 트랜지스터 소자가 집적된 영역이다. 본 실시예의 소자영역(11)에 집적된 회로소자는 단면 구조는 도 2에 도시하였으며, 이후에 자세하게 설명하도록 한다. 소자영역(11)에 집적된 회로소자의 구조는 본 실시예와 다른 형태로 변형될 수 있으나, 소스 전극(130)과 드레인 전극(140) 및 게이트 전극(160)을 구비한 회로소자인 것은 동일하다.
소자영역(11)에 집적된 회로소자가 동작하기 위해서는 외부와 전기적으로 연결되어야하지만, 집적된 회로소자 각각에 전기적으로 연결을 할 수 없기 때문에 각 전극에 연결된 패드를 형성하고 이러한 패드에 본딩 와이어를 연결하여 외부와 전기적으로 연결한다. 도 1에는 구체적인 연결선을 도시하지 않았지만, 게이트 패드(12)는 소자영역(11)에 집적된 회로소자의 게이트 전극(160)들과 연결되고, 드레인 패드(13)는 소자영역(11)에 집적된 회로소자의 드레인 전극(140)들과 연결되며, 소스 패드(14)는 소자영역(11)에 집적된 회로소자의 소스 전극(130)들과 연결된다.
소자영역(11)의 전극들과 게이트 패드(12), 드레인 패드(13) 및 소스 패드(14)가 연결되는 것은 반도체 소자에서 일반적인 사항이지만, 본 실시예의 반도체 소자(10)는 소스 패드(14)의 아랫면에서 웨이퍼 기판을 관통하는 비아홀(via hole)(15)이 형성된 점에서 특징이 있다. 비아홀(15)에는 금속을 채워서 반도체 소자(10)의 바닥과 소스 패드(14)를 전기적으로 연결함으로써, 반도체 소자(10) 설치되는 그라운드와 전기적으로 연결된다. 이와 같이 소스 패드(14)와 연결된 복수의 비아홀(15)을 구비함으로써, 전류 흐름을 분산시켜 방열 효과를 개선하며 국부적인 전류집중 현상을 개선할 수 있다. 나아가 본 실시예의 반도체 소자(10)에 형성된 비아홀(15)은 단면이 일반적인 원형이 아니고, 단면의 좌우 폭과 전후 폭이 다른 타원형의 슬릿 비아홀을 적용함으로써 좁은 소스 패드 공간에 상대적으로 많은 비아홀을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 비아홀에 금속을 채워 소스 패드(14)와 바닥면을 전기적으로 연결하기에 용이하다.
한편, 본 실시예의 반도체 소자(10)는 소자영역(11)을 서로 이격된 2개의 채널로 분리하여 구성하여, 발열이 집중되지 않고 2개 영역에 분산되도록 구성하였다. 구체적으로 종래에 채널폭이 560㎛인 소자영역을 1개로 구성하였던 것에 비하여, 본 실시예서는 280㎛ 폭으로 2개로 소자영역(11)을 구성하였다. 이때, 2개의 소자영역(11)사이를 30㎛의 간격으로 이격함으로써 열이 집중되지 않고 분산되도록 하였다. 이때, 소자영역(11)이 분리되어 있다는 표현은 아래 설명할 회로소자의 구조가 전부 포함된 영역이 분리되어 있다는 것이고, 본딩 패드들과 각 소자영역(11)의 전극들이 연결되는 배선 등은 이격된 공간으로 지나갈 수 있음이 당연하다.
이하에서는 도 2를 참조하여 소자영역을 기준으로 본 실시예의 반도체 소자를 제조하는 순서를 설명한다.
먼저, SiC 재질의 기판(100)에 GaN층(110)과 AlGaN층(120)이 순차 적층된 웨이퍼의 표면을 세정한 뒤에 서로 이격된 위치에 소스 전극(130)과 드레인 전극(140)을 오믹접합한다. 오믹접합은 Ti/Al/Ni/Au을 적층한 뒤에 900℃에서 열처리하여 수행된다. 소자 영역에 소스 전극(130)과 드레인 전극(140)을 형성하는 과정에서 소자 영역 외부에 소스 패드와 드레인 패드가 함께 형성되고, 소스 전극과 소스 패드 및 드레인 전극과 드레인 패드를 연결하는 배선도 함께 형성된다.
그리고 소스 전극(130)과 드레인 전극(140)이 노출되도록 SiNx를 PECVD 공정으로 증착하여 표면 패시베이션층(150)을 형성하고, 채널영역을 격리하기 위한 격리부(160)를 이온주입에 의해서 형성한다.
다음으로 소스 전극(130)과 드레인 전극(140)의 사이에 게이트 접합면을 정의한 뒤에 표면 패시베이션층(150)의 일부를 CF4로 건식 식각하여 AlGaN층(120)을 노출시키고, 노출된 AlGaN층(120)에 Ni/Au 재질로 게이트 전극(160)을 형성한다. 소스 전극(130)과 게이트 전극(160) 사이의 거리인 Lsg가 짧을수록 소스 기생 저항이 감소하여 특성이 향상되며, 본 실시예에서는 1.1㎛로 형성하였다. 게이트 전극(160)과 드레인 전극(140) 사이의 거리인 Lgd는 항복전압 특성에 중요한 영향을 미치며, 그 간격이 충분하여야 높은 항복전합을 갖는 반면에 간격이 너무 멀어지면 개선효과가 없어지고, 간격이 멀어질수록 저항 증가로 주파수 특성은 저하되므로, 본 실시예에서는 5.4㎛로 구성하였다. 그리고 게이트 전극(160)이 AlGaN층(120)에 접촉하는 폭인 Lg는 작을수록 주파수 특성이 향상되는 반면에 너무 작은 경우에 쇼트 채널 효과(short channel effect)로 인하여 항복특성과 누설전류 특성 저하되므로, 본 실시예에서는 0.5㎛의 폭으로 형성하였다.
소자 영역에 게이트 전극(160)을 형성하는 과정에서 소자 영역 외부에 게이트 패드가 함께 형성되고, 게이트 전극과 게이트 패드를 연결하는 배선도 함께 형성된다. 게이트 전극과 게이트 패드를 연결하는 배선은 소스 전극과 소스 패드 및 드레인 전극과 드레인 패드를 연결하는 배선과는 패시베이션층을 사이에 두고 서로 다른 높이에 형성된다.
그리고 소스 전극(130)과 드레인 전극(140) 및 게이트 전극(160)이 노출되지 않도록 SiNx를 PECVD 공정으로 증착하여 2차 패시베이션층(170)을 형성한다.
2차 패시베이션층(150)의 위에 컨택 영역을 정의한 뒤에 정의된 영역의 패시베이션층을 식각하며, 본 실시예에서는 소스 전극(130)의 윗면 노출되도록 2차 패시베이션층(170)을 식각한다.
다음으로 1차 금속층 패턴을 정의한 뒤에 해당영역에 Ti/Ni/Au 재질의 1차 금속층(180)을 형성한다. 1차 금속층(180)은 전계판(field plate)으로 기능하며, 게이트 전극(160)을 지나 드레인 전극(140)쪽으로 돌출된 길이가 항복전압 특성과 주파수 특성 및 신뢰성에 중요한 영향을 주며, 본 실시예에서는 게이트 전극(160)에서부터 1.2㎛ 만큼 돌출되도록 구성하였다. 또한, 1차 금속층(180)이 형성된 표면에서의 높이도 항복전압 특성과 주파수 특성 및 신뢰성에 영향을 주며 이러한 높이는 2차 패시베이션층(170)의 두께로 조절이 가능하다. 항복전압 특성과 반대로, 1차 금속층(180)의 넓이가 넓어질수록 기생 커패시턴스가 높아지면서 주파수 특성은 저하되므로 적절한 넓이로 설계하여야 한다. 한편, 1차 금속층(180)의 넓이보다 그 영향이 적기는 하지만 게이트 전극(160)이 AlGaN층(120)에 접촉하는 윗부분에서 접촉면의 폭(Lg)보다 양쪽으로 돌출된 길이와 높이도 주파수 특성에 영향을 미치며, 본 실시예에서는 게이트 전극(160)이 양쪽으로 돌출된 길이를 각각 0.3㎛로 구성하였다.
이후에 필요에 따라서 패드 사이 공간 등 원하는 위치에 박막 저항을 형성할 수도 있다.
또한, 구성하고자 하는 회로의 형태에 따라서 2차 금속층이 필요한 경우에는, 1차 금속층을 덮는 3차 패시베이션층을 형성한 뒤에 컨택 영역을 정의한 뒤에 정의된 영역의 패시베이션층을 식각하고, 2차 금속층 패턴을 정의한 뒤에 해당영역에 2차 금속층을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 1차 금속층(180)만으로 구성되기 때문에, 3차 패시베이션층(190)을 형성한 뒤에 마지막 패시베이션층으로 BCB 패시베이션층(200)을 형성하였다.
이상의 단계에서, 소자 영역에 집적된 회로소자는 모두 구성되었으나, 반도체 소자를 제조하는 과정에서는 추가적인 공정이 필요하다.
우선, 소자 영역의 소스 전극과 드레인 전극 및 게이트 전극을 외부와 연결하기 위한 게이트 패드와 드레인 패드 및 소스 패드가 패시베이션층들에 의해서 덮여있으므로, 와이어 본딩을 위하여 본딩 패드 부분의 패시베이션층을 제거하여 본딩 패드를 오픈한다. 그리고 SiC 기판(100)을 100㎛만 남기고 뒷면을 래핑한 뒤에 소스 패드 아랫부분에서 기판(100)과 GaN층(110) 및 AlGaN층(120)을 관통하는 비아홀을 형성한다. 구체적으로 SF6를 사용하여 SiC 기판(100)을 식각하고, CF4를 사용하여 GaN층(110)과 AlGaN층(120)을 식각하여, 비아홀을 형성하며, 이때 앞서 살펴본 것과 같이 비아홀의 단면 형성은 원형상이 아니고 전후와 좌우의 폭이 다른 타원형상인 슬릿 비아홀이다. 마지막으로 비아홀과 기판(100) 바닥에 Ti/Au를 스퍼터링하여 기판(100)의 바닥면과 소스 패드를 비아홀에 채워진 금속에 의해서 전기적으로 연결한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자가 장치에 연결된 모습을 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자가 장치에 연결된 모습을 도시한 측면도이다.
앞서 설명한 구조의 반도체 소자(10)는 이를 적용하는 장치에 설치되며, 전기적으로 연결된다. 구체적으로 장치의 입력부(20)가 입력 와이어(22)를 통해서 게이트 패드와 연결되고, 출력부(30)가 출력 와이어(32)를 통해서 드레인 패드에 연결된다. 한편, 반도체 소자(10)가 설치되는 면은 그라운드(40)이고, 종래의 반도체 소자들은 일단이 소스 패드에 본딩된 그라운드 와이어의 타단을 그라운드에 본딩하여 접지하여야 했지만, 본 실시예에서는 반도체 소자(10)에 형성된 비아홀(15)에 채워진 금속이 소스 패드(14)와 기판의 바닥면을 전기적으로 연결하기 때문에, 그라운드(40)와 소스 패드(14)가 비아홀(15)을 통해서 그라운딩 된다.
도 4에서는 비아홀(15)을 통해 그라운드(40)와 전기적으로 연결되어, 그라운드(40)와 소스 패드(14) 사이에 별도의 와이어를 설치하지 않은 모습을 도시하였으나, 추가적인 와이어 본딩의 설치가 제한되는 것은 아니며, 비아홀(15)에 의한 연결과 와이어 본딩을 동시에 수행하는 것도 가능하다.
그리고 반도체 소자(10)를 그라운드(40)에 부착하는 과정에서 사용된 전도성 에폭시가 비아홀(15)에 채워서 전도성을 향상시킬 수도 있다.
반도체 소자(10)의 패드와 장치의 입력부(20) 및 출력부(30)는 와이어 본딩에 의해서 연결되며, 출력 특성 향상을 위하여 출력 와이어(32)는 최대한 짧게 구성하는 것이 바람직하므로, 출력 와이어(32)는 볼 본딩이 아닌 웨지 본딩을 적용한다. 입력 와이어(22)의 본딩 방법은 특별히 제한되지 않으며 볼 본딩을 적용할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 반도체 소자 11: 소자영역
12: 게이트 패드 13: 드레인 패드
14: 소스 패드 15: 비아홀
20: 입력부 22: 입력 와이어
30: 출력부 32: 출력 와이어
40: 그라운드
100: 기판 110: GaN층
120: AlGaN층 130: 소스 전극
140: 드레인 전극 150: 표면 패시베이션층
160: 격리부 170: 2차 패시베이션층
180: 1차 금속층 190: 3차 패시베이션층
200: BCB 패시베이션층

Claims (10)

  1. 소스 전극과 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하여 구성된 회로소자가 집적된 반도체 소자로서,
    회로소자가 집적된 소자영역;
    상기 소자영역의 게이트 전극과 연결된 게이트 패드;
    상기 소자영역의 드레인 전극과 연결된 드레인 패드; 및
    상기 소자영역의 소스 전극과 연결된 소스 패드를 포함하여 구성되며,
    기판에서 상기 소스 패드의 아랫면까지 연결되는 하나 이상의 비아홀이 형성되고,
    상기 소자영역은, 상기 게이트 패드와 상기 드레인 패드의 사이에 위치하며, 상기 게이트 패드 측과 상기 드레인 패드 측으로 구분되도록 2개 이상으로 분리되어 서로 이격되고, 상기 분리된 소자영역이 반도체 소자 전체의 채널폭을 균등 분할하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비아홀의 적어도 일부에 상기 소스 패드에 접촉하는 금속이 채워져 상기 반도체 소자의 기판 바닥과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 비아홀의 단면이 좌우 폭과 전후 폭이 다른 슬릿형태인 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 소자영역이 2개로 분리된 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 소자가 GaN계 반도체 소자인 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020170030461A 2017-03-10 2017-03-10 반도체 소자 및 반도체 소자를 이용한 장치 KR101921492B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170030461A KR101921492B1 (ko) 2017-03-10 2017-03-10 반도체 소자 및 반도체 소자를 이용한 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170030461A KR101921492B1 (ko) 2017-03-10 2017-03-10 반도체 소자 및 반도체 소자를 이용한 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180103470A KR20180103470A (ko) 2018-09-19
KR101921492B1 true KR101921492B1 (ko) 2018-11-23

Family

ID=63718924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170030461A KR101921492B1 (ko) 2017-03-10 2017-03-10 반도체 소자 및 반도체 소자를 이용한 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101921492B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003258001A (ja) 2002-03-05 2003-09-12 Murata Mfg Co Ltd 高周波半導体装置
JP2016103610A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 株式会社東芝 半導体装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003258001A (ja) 2002-03-05 2003-09-12 Murata Mfg Co Ltd 高周波半導体装置
JP2016103610A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 株式会社東芝 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180103470A (ko) 2018-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10573736B2 (en) Heterojunction semiconductor device for reducing parasitic capacitance
US11094443B2 (en) Electronic component
CN105684134A (zh) 具有用于产生附加构件的多晶硅层的氮化镓晶体管
CN108463885A (zh) 半导体装置
US20170200818A1 (en) Semiconductor device
CN103545311A (zh) 具有平行电阻器的高压器件
JP2019519099A (ja) 高電子移動度トランジスタ（ｈｅｍｔ）
CN104319238A (zh) 形成高电子迁移率半导体器件的方法及其结构
US8957493B1 (en) Semiconductor device
EP2741324A1 (en) III nitride transistor with source connected heat-spreading plate
US10069002B2 (en) Bond-over-active circuity gallium nitride devices
US9035320B2 (en) Semiconductor device
US9324819B1 (en) Semiconductor device
JP5601072B2 (ja) 半導体装置
US10770576B2 (en) Power MOSFET device and manufacturing process thereof
TWI276228B (en) Protective element and semiconductor device using the same
CN104882478A (zh) 半导体装置与应用其的半导体装置封装体
KR101921492B1 (ko) 반도체 소자 및 반도체 소자를 이용한 장치
JP2009540620A (ja) 高性能分路キャパシタを有するｒｆパワートランジスタデバイスとその使用方法
CN107078129B (zh) 半导体模块
JP7055534B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US20210183948A1 (en) Semiconductor Switch Element and Method of Manufacturing the Same
JP6894544B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US20160315073A1 (en) Transistor Arrangement
CN104425571B (zh) 半导体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant