KR20220111887A - Gallium nitride-based semiconductor device with excessive source fingers for enhancing thermal characteristic - Google Patents

Gallium nitride-based semiconductor device with excessive source fingers for enhancing thermal characteristic Download PDF

Info

Publication number
KR20220111887A
KR20220111887A KR1020210015242A KR20210015242A KR20220111887A KR 20220111887 A KR20220111887 A KR 20220111887A KR 1020210015242 A KR1020210015242 A KR 1020210015242A KR 20210015242 A KR20210015242 A KR 20210015242A KR 20220111887 A KR20220111887 A KR 20220111887A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gate
region
source
drain
semiconductor device
Prior art date
Application number
KR1020210015242A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102456658B1 (en
Inventor
이경원
이승현
Original Assignee
알에프에이치아이씨 주식회사
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 알에프에이치아이씨 주식회사 filed Critical 알에프에이치아이씨 주식회사
Priority to KR1020210015242A priority Critical patent/KR102456658B1/en
Publication of KR20220111887A publication Critical patent/KR20220111887A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102456658B1 publication Critical patent/KR102456658B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41758Source or drain electrodes for field effect devices for lateral devices with structured layout for source or drain region, i.e. the source or drain region having cellular, interdigitated or ring structure or being curved or angular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003Nitride compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/42376Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the length or the sectional shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7782Field 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
    • H01L29/7783Field 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/4175Source or drain electrodes for field effect devices for lateral devices where the connection to the source or drain region is done through at least one part of the semiconductor substrate thickness, e.g. with connecting sink or with via-hole

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

The present disclosure relates to a semiconductor device and, specifically, to a gallium nitride (GaN)-based semiconductor device such as an AlGaN/GaN HFET and, more specifically, to a layout structure of a gallium nitride-based semiconductor device including a source finger for enhancing thermal characteristics.

Description

열 특성의 향상을 위한 여분의 소스 핑거를 갖춘 질화 갈륨 기반 반도체 소자{GALLIUM NITRIDE-BASED SEMICONDUCTOR DEVICE WITH EXCESSIVE SOURCE FINGERS FOR ENHANCING THERMAL CHARACTERISTIC}GALLIUM NITRIDE-BASED SEMICONDUCTOR DEVICE WITH EXCESSIVE SOURCE FINGERS FOR ENHNCING THERMAL CHARACTERISTIC

본 개시서는 반도체 소자에 관한 것인바, 구체적으로는 AlGaN/GaN HFET와 같은 질화 갈륨(gallium nitride; GaN) 기반 반도체 소자, 더 구체적으로는 열 특성 향상을 위한 소스 핑거를 포함하는 질화 갈륨 기반 반도체의 배치 구조에 관한 것이다.The present disclosure relates to a semiconductor device, specifically a gallium nitride (GaN) based semiconductor device such as an AlGaN/GaN HFET, and more specifically, a gallium nitride based semiconductor including a source finger for improving thermal properties. It is about the layout structure.

일반적으로, GaN 또는 AlGaN과 같은 질화 갈륨 기반 반도체 소자는 교번하여 배치된 드레인 영역, 소스 영역 및 게이트 영역을 포함하는바, 질화 갈륨 기반 반도체는 높은 항복전압 및 높은 밴드 갭을 가지는 반도체로서 고전력의 출력에 유리하고, 높은 캐리어 농도와 높은 전자 이동도를 가져 높은 전계 포화 속도를 보이는 한편 캐리어 산란이 적어 고속 스위칭(즉, 고주파수 동작)에 유리한 장점이 있어 우수한 RF(radio frequency) 특성이 요구되는 다양한 분야에 이용되고 있다. 다만, 이 디바이스는 많은 열을 발생시키므로 반도체가 안정적으로 동작할 수 있는 온도 영역에 머물 수 있도록 하는 방열 수단이 다양하게 요구된다.In general, a gallium nitride-based semiconductor device such as GaN or AlGaN includes a drain region, a source region, and a gate region that are alternately disposed. In various fields requiring excellent RF (radio frequency) characteristics, it has a high carrier concentration and high electron mobility, so it shows a high electric field saturation rate, while having less carrier scattering, which is advantageous for high-speed switching (i.e., high-frequency operation). is being used for However, since this device generates a lot of heat, various heat dissipation means are required to allow the semiconductor to stay in a temperature range where it can stably operate.

Wang, Wei-Chou et al. "Development and Control of a 0.25 μm Gate Process Module for AlGaN / GaN HEMT Production." (2013). Wang, Wei-Chou et al. "Development and Control of a 0.25 μm Gate Process Module for AlGaN / GaN HEMT Production." (2013).

본 개시서는 종래 질화 갈륨 기반 반도체에 비하여 제조 공정이 복잡하지 않으면서도 드레인, 소스, 게이트 핑거의 배치 구조를 개선한 질화 갈륨 기반 반도체의 배치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present disclosure is to provide an arrangement structure of a gallium nitride-based semiconductor in which the arrangement structure of drain, source, and gate fingers is improved while not having a complicated manufacturing process compared to a conventional gallium nitride-based semiconductor.

또한, 본 개시서는 종래 질화 갈륨 기반 반도체에서 널리 이용되던 와이어 본딩 공정을 대체하여 소자가 비아 홀을 통하여 입출력 단자와 접속할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present disclosure is to replace a wire bonding process widely used in a conventional gallium nitride-based semiconductor so that a device can be connected to an input/output terminal through a via hole.

그리고 본 개시서는, 질화 갈륨 기반 반도체의 배치 상 게이트 길이(gate length)가 0.35 μm 근방일 때, 성능을 최적화할 수 있는 구체적인 설계 치수의 범위를 제공하는 것을 목적으로 한다.And, an object of the present disclosure is to provide a range of specific design dimensions capable of optimizing performance when a gate length of a gallium nitride-based semiconductor is around 0.35 μm.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.The characteristic configuration of the present invention for achieving the object of the present invention as described above and for realizing the characteristic effects of the present invention to be described later is as follows.

본 개시서에 따르면, 질화 갈륨 기반 반도체 소자가 제공되는바, 그 반도체 소자는, 2개 이상의 단위 셀들을 포함하고, 상기 단위 셀들 각각은 상기 반도체 소자의 상면에, 순서대로 교번하여 반복 배치된 복수개의 소스 영역, 제1 게이트 영역, 드레인 영역 및 제2 게이트 영역을 포함하는 활성 영역으로서, 상기 반복 배치는 시작 소스 영역으로부터 시작하여 종말 소스 영역으로 끝나는, 활성 영역; 상기 복수개의 제1 게이트 영역 내에 각각 배치된 복수개의 제1 게이트 핑거; 상기 복수개의 드레인 영역 내에 각각 배치된 복수개의 드레인 핑거; 상기 복수개의 제2 게이트 영역 내에 각각 배치된 복수개의 제2 게이트 핑거; 상기 활성 영역 외에서 상기 활성 영역의 일측에 형성되어 상기 복수개의 제1 게이트 핑거 및 상기 복수개의 제2 게이트 핑거와 서로 전기적으로 연결되는 단위 게이트 패드; 상기 활성 영역 외에서 상기 활성 영역의 상기 일측에 대향하는 상기 활성 영역의 타측에 형성되어 상기 복수개의 드레인 핑거와 서로 전기적으로 연결되는 단위 드레인 패드; 및 상기 단위 드레인 패드, 상기 제1 게이트 핑거, 상기 제2 게이트 핑거 및 상기 단위 게이트 패드에 의하여 포위되도록 상기 복수개의 소스 영역 중에서 상기 시작 소스 영역 및 상기 종말 소스 영역 외의 소스 영역 내에 각각 배치된 복수개의 고립된(isolated) 소스 핑거로서, 상기 반도체 소자의 상면과 하면을 관통하는 적어도 하나의 제1 전도성 비아 홀을 포함하고 상기 제1 전도성 비아 홀과 전기적으로 연결되는 소스 핑거를 포함하고, 상기 단위 셀들 각각의 상기 활성 영역은 서로 결합되며, 상기 단위 셀들 각각의 상기 단위 게이트 패드는 서로 전기적으로 연결되고, 상기 단위 셀들 각각의 상기 단위 드레인 패드는 서로 전기적으로 연결되며, 상기 단위 셀들의 서로 인접한 쌍 중 어느 하나의 상기 종말 소스 영역은 상기 서로 인접한 쌍 중 다른 하나의 상기 시작 소스 영역으로 공유되도록 형성되거나 상기 다른 하나의 상기 시작 소스 영역과 서로 구분되게 형성되되, 상기 단위 셀들 사이의 위치 중 적어도 하나의 위치에서 상기 어느 하나의 상기 종말 소스 영역이 상기 다른 하나의 상기 시작 소스 영역과 구분되고, 상기 반도체 소자는, 상기 제1 전도성 비아 홀 각각과 전기적으로 연결되는 소스 패드를 상기 하면에 더 포함한다.According to the present disclosure, there is provided a gallium nitride-based semiconductor device, wherein the semiconductor device includes two or more unit cells, each of which is a plurality of units repeatedly arranged alternately in order on an upper surface of the semiconductor device. an active region comprising a source region, a first gate region, a drain region and a second gate region, the repeating arrangement starting from a starting source region and ending with an ending source region; a plurality of first gate fingers respectively disposed in the plurality of first gate regions; a plurality of drain fingers respectively disposed in the plurality of drain regions; a plurality of second gate fingers respectively disposed in the plurality of second gate regions; a unit gate pad formed on one side of the active region outside the active region and electrically connected to the plurality of first gate fingers and the plurality of second gate fingers; a unit drain pad formed on the other side of the active region opposite to the one side of the active region outside the active region and electrically connected to the plurality of drain fingers; and a plurality of source regions other than the start source region and the end source region among the plurality of source regions to be surrounded by the unit drain pad, the first gate finger, the second gate finger, and the unit gate pad, respectively. An isolated source finger comprising: a source finger including at least one first conductive via hole passing through an upper surface and a lower surface of the semiconductor device and electrically connected to the first conductive via hole; each of the active regions is coupled to each other, the unit gate pad of each of the unit cells is electrically connected to each other, the unit drain pad of each of the unit cells is electrically connected to each other, and among the adjacent pairs of the unit cells Any one of the end source regions is formed to be shared as the start source region of the other one of the adjacent pairs or is formed to be separated from the other one of the start source regions, at least one of the positions between the unit cells. In a position, the one end source region is separated from the other start source region, and the semiconductor device further includes a source pad electrically connected to each of the first conductive via holes on the lower surface.

유리하게는, 상기 단위 셀들의 개수는 2 이상의 짝수이며, 2개의 상기 단위 셀들마다 적어도 하나의 인접한 단위 셀 쌍은 서로 상기 종말 소스 영역과 상기 시작 소스 영역이 구분되도록 형성된다.Advantageously, the number of the unit cells is an even number of 2 or more, and at least one adjacent unit cell pair for every two unit cells is formed so that the end source region and the start source region are separated from each other.

바람직하게는, 상기 게이트 영역은 T형 게이트(T-gate)로 형성되고, 상기 T형 게이트의 게이트 길이(gate length)는 0.315 마이크로미터 내지 0.385 마이크로미터이며, 상기 T형 게이트의 머리(T-gate head)의 폭은 0.75 마이크로미터 내지 0.85 마이크로미터이고, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 간 이격(S-D 이격; source-drain spacing)은 5.2 마이크로미터 내지 5.8 마이크로미터이며, 상기 T형 게이트의 다리(T-gate foot)의 끝점들 중 상기 드레인 영역 방향의 끝점으로부터 상기 머리의 끝점들 중 상기 드레인 영역 방향의 끝점에 이르는 수평 거리는 0.245 마이크로미터 내지 0.255 마이크로미터이다.Preferably, the gate region is formed of a T-gate (T-gate), the gate length of the T-type gate is 0.315 micrometers to 0.385 micrometers, and the head of the T-type gate (T-gate) The width of the gate head is 0.75 micrometers to 0.85 micrometers, and the source-drain spacing (S-D spacing) is 5.2 micrometers to 5.8 micrometers, and the legs of the T-type gate ( A horizontal distance from one of the endpoints of the T-gate foot in the direction of the drain region to one of the endpoints of the head in the direction of the drain region is 0.245 micrometers to 0.255 micrometers.

본 개시서의 일 실시 예에 따르면, 상기 반도체 소자의 하면에, 상기 소스 패드와 전기적으로 분리되고 서로 전기적으로 분리된 하면 게이트 패드 및 하면 드레인 패드를 더 포함하고, 상기 하면 게이트 패드는 상기 상면과 하면을 관통하는 적어도 하나의 제2 전도성 비아 홀을 포함하고, 상기 하면 드레인 패드는 상기 상면과 하면을 관통하는 적어도 하나의 제3 전도성 비아 홀을 포함하고, 상기 제2 전도성 비아 홀은 상기 단위 게이트 패드 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되며, 상기 제3 전도성 비아 홀은 상기 단위 드레인 패드 중 적어도 하나의 전기적으로 연결된다. According to an embodiment of the present disclosure, a lower surface gate pad and a lower surface drain pad electrically separated from the source pad and electrically separated from each other are further included on a lower surface of the semiconductor device, wherein the lower surface gate pad is electrically separated from the upper surface and at least one second conductive via hole passing through a lower surface, the lower drain pad includes at least one third conductive via hole penetrating the upper and lower surfaces, and the second conductive via hole is the unit gate It is electrically connected to at least one of the pads, and the third conductive via hole is electrically connected to at least one of the unit drain pads.

본 개시서의 반도체 소자에 따르면, 질화 갈륨 기반 반도체의 배치 구조 상 반복되는 동일한 셀 구조들 사이의 열적 간섭을 감소시켜 고성능을 유지할 수 있는 효과가 있다. 본 개시서의 반도체 소자의 실시 예에 따르면, 와이어 본딩을 대체하여 인덕턴스와 기생 성분을 감소시킴으로써 성능을 향상시키면서도 와이어 본딩에 수반된 공정 상의 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 개시서의 반도체 소자의 일 실시 예에 따르면 게이트 길이(gate length)가 0.35 μm 근방일 때, 본 개시서의 구체적인 설계 치수에 따라 성능이 최적화되는 효과가 있다.According to the semiconductor device of the present disclosure, there is an effect that high performance can be maintained by reducing thermal interference between the same cell structures repeated in the arrangement structure of the gallium nitride-based semiconductor. According to an embodiment of the semiconductor device of the present disclosure, there is an effect of reducing inductance and parasitic components by replacing wire bonding, thereby improving performance and reducing the cost of a process involved in wire bonding. In addition, according to an embodiment of the semiconductor device of the present disclosure, when the gate length is around 0.35 μm, performance is optimized according to the specific design dimension of the present disclosure.

본 발명의 이해를 위하여 본 개시서의 방법이 실제로 수행되는 과정을 보이기 위하여 실시 예들이 첨부된 도면을 참조로 하여 설명될 것인바, 이는 비한정적인 예시일 뿐이며, 본 개시서가 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 "통상의 기술자"라 함)에게 있어서는 또 다른 발명에 이르는 추가의 노력 없이 이 도면들에 기초하여 다른 도면들이 얻어질 수 있음을 물론이다.
도 1a는 본 개시서의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 단위 셀(unit cell)을 나타낸 개념적인 평면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 반도체 소자 단위 셀의 개념적인 저면도이다.
도 2는 본 개시서의 일 실시 예에 따른 반도체 소자를 개념적으로 나타낸 평면도이다.
도 3a는 도 1a에 나타낸 A-A' 선으로 취해진 측단면을 보인 개념도이고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 T형 게이트를 확대한 개념도이다.
도 4a는 본 개시서의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념적인 평면도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 반도체 소자의 개념적인 저면도이다.
Embodiments will be described with reference to the accompanying drawings in order to show the process in which the method of the present disclosure is actually performed for an understanding of the present disclosure, which is only a non-limiting example, and is common in the technical field to which the present disclosure belongs It goes without saying that other drawings may be obtained based on these drawings by a person having the knowledge of (hereinafter referred to as "a person skilled in the art") without additional efforts to arrive at another invention.
1A is a conceptual plan view illustrating a unit cell of a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure, and FIG. 1B is a conceptual bottom view of the semiconductor device unit cell shown in FIG. 1A .
2 is a plan view conceptually illustrating a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
3A is a conceptual diagram illustrating a side cross-section taken along line AA′ shown in FIG. 1A, and FIG. 3B is an enlarged conceptual diagram of the T-type gate shown in FIG. 3A.
4A is a conceptual plan view of a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present disclosure, and FIG. 4B is a conceptual bottom view of the semiconductor device shown in FIG. 4A .

후술하는 본 개시서에 따른 반도체 소자의 원리에 대한 상세한 설명은, 본 개시서에서 나타나는 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 개시서에 따른 반도체 구조는 도면에 나타난 바와 같은 길이 비율을 가지지 않으며, 도면 각 부분의 치수 및 비율은 본 발명의 범위를 한정하지도 않고 설명의 목적으로 보이기 위하여 나타낸 것에 불과하다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 도면에 나타난 요소들 몇몇의 치수 및 비율은 다양한 실시 예들의 이해를 돕기 위한 것이다. 덧붙이자면, 설명 및 도면은 기재된 순서대로만 되어 있음을 의미하지 않는다. 통상의 기술자는 특정 순서로 설명 또는 도시된 작용들 및/또는 단계들이 그러한 순서에 대한 특별한 한정이 필요하지 않을 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. The detailed description of the principle of a semiconductor device according to the present disclosure to be described below is provided by way of illustration of a specific embodiment in which the present invention may be practiced in order to clarify the objects, technical solutions and advantages of the present disclosure appearing in the present disclosure. Reference is made to the accompanying drawings that show. In the description with reference to the accompanying drawings, the same components are assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. It will be understood that the semiconductor structure according to the present disclosure does not have a length ratio as shown in the drawings, and dimensions and ratios of respective parts in the drawings are merely shown for illustrative purposes without limiting the scope of the present invention. For example, dimensions and proportions of some of the elements shown in the drawings are provided to aid understanding of various embodiments. Incidentally, the description and drawings are not meant to be in the order in which they are described. Skilled artisans will appreciate that acts and/or steps described or depicted in a particular order may not require special limitations on that order.

또한, 본 개시서에서 소스 영역, 제1 게이트 영역, 드레인 영역 및 제2 게이트 영역에는 각각 소스 핑거, 제1 게이트 핑거, 드레인 핑거 및 제2 게이트 핑거가 배치되는바, 참조의 편의를 위해 각 영역과 이에 대응하는 각 핑거는 통상의 기술자에 의하여 서로 혼동됨 없이 동일한 참조 부호로 참조될 수 있다.In addition, in the present disclosure, a source finger, a first gate finger, a drain finger, and a second gate finger are respectively disposed in the source region, the first gate region, the drain region, and the second gate region. For convenience of reference, each region and corresponding fingers may be referred to by the same reference numerals without being confused with each other by those skilled in the art.

실시 예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시 예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments are disclosed for purposes of illustration only, and may be changed and implemented in various forms. Accordingly, the embodiments are not limited to a specific disclosure form, and the scope of the present specification includes changes, equivalents, or substitutes included in the technical spirit.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Although terms such as first or second may be used to describe various elements, these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one element from another. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component.

본 개시서에 있어서, "층"이라는 용어는 기저면(underlying surface)의 적어도 일부 위에 연속적이거나 불연속적인 방식으로 배치된 재료를 지칭한다. 또한, "층"이라는 용어는 그 배치된 재료가 반드시 일정한 두께를 가졌음을 의미하지는 않는다. 그 배치된 재료는 일정한 두께 또는 변화하는 두께 중 어떤 것이라도 가질 수 있다. 게다가 본 명세서에서 이용되는 어느 하나의 "층"은, 문맥상 분명하게 달리 나타내지 않았다면, 단일 층 또는 복수의 층들을 지칭할 수 있다. 본 개시서에 있어서, "~ 상에 배치"되었다는 표현 혹인 "~ 위에 배치"되었다는 표현, 및 "~ 사이에 배치"되었다는 표현은, 달리 명시하지 않았다면, 서로 직접 접촉하도록 배치되었거나 그 사이에 개재하는 다른 층들을 통하여 간접적으로 그렇게 배치되었음을 의미한다. 더욱이 "~ 상에", "~ 위에"는 층들/소자들 간의 서로 상대적인 위치를 나타낸 것에 불과한데, 이는 관찰자의 보는 시점에 따라 다르게 보일 수 있기 때문이다. 또한, "~ 상에(위에) 형성"되었다는 것은 넓은 의미를 가지는바, 어느 층이 다른 층 위에 형성되었다는 것은 그 다른 층에 대한 직접적인 물리적 접촉을 의미하지 않는다. 예를 들어, "X 위에 Y가 형성"되었다고 할 때에는 그 X와 Y 사이에 개재하는 하나 이상의 층들이 있을 수 있다. 반면에 "~ 바로 위에 형성"되었다는 것은 직접적인 물리적 접촉을 의미한다.In the present disclosure, the term “layer” refers to a material disposed over at least a portion of an underlying surface in a continuous or discontinuous manner. Also, the term “layer” does not necessarily mean that the material on which it is disposed has a constant thickness. The disposed material may have either a constant thickness or a varying thickness. Moreover, any “layer” as used herein may refer to a single layer or a plurality of layers, unless the context clearly indicates otherwise. In the present disclosure, the expression "disposed on" or the expression "disposed on" and "disposed between" means, unless otherwise specified, the expressions disposed to be in direct contact with each other or interposed therebetween. It means that they are so arranged indirectly through the other layers. Moreover, "on" and "on" merely indicate the relative positions between the layers/elements, since they may look different depending on the viewpoint of the observer. Also, "formed on (on)" has a broad meaning, and the fact that a layer is formed on another layer does not mean direct physical contact with the other layer. For example, when "Y is formed over X", there may be one or more intervening layers between X and Y. On the other hand, "formed directly on" means direct physical contact.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 '상에' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소 '바로 위에' 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it should be understood that another component may exist in between. Also, when it is mentioned that a certain element is 'on' another element, it may be 'on top' of the other element, but it should be understood that another element may exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, but one or more other features, number, step , it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of , operation, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not

본 개시서에서 "질화 갈륨 기반 반도체"는 GaN(gallium nitride), AlN(aluminum nitride), InN(indium nitride), 그것들의 사이에 개재하는 조성물들 등을 포함하는 반도체를 지칭한다.In the present disclosure, "gallium nitride-based semiconductor" refers to a semiconductor including gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), indium nitride (InN), and compositions interposed therebetween.

더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시 예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 이상적인 실시 예들의 개념도를 참조하여 설명되나, 도시된 바와 같은 구조체의 특정 영역의 특정 형상에 한정되는 것으로 간주되어서는 아니 되고, 구체적인 제조 공정에 따라 결과물이 가지게 되는 형상인 다양한 변형물들이 포함될 수 있다. 도면들에 도시된 영역들은 그 특성과 형상에 있어서 개념적으로 나타낸 것이고, 구조, 영역의 정확한 형상을 도시하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것도 아니다. 예를 들어, 도면들에 직사각형 블록으로 도시된 영역은 흔히 테이퍼 지거나 굴곡지거나 둥글 수 있다.Moreover, the invention encompasses all possible combinations of the embodiments indicated herein. It should be understood that various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in relation to one embodiment. That is, the embodiments of the present invention are described with reference to the conceptual diagrams of ideal embodiments of the present invention, but should not be regarded as being limited to a specific shape of a specific region of the structure as shown, and the result may vary according to a specific manufacturing process. Various modifications that are a shape to have may be included. The regions shown in the drawings are conceptually shown in their characteristics and shapes, and are not intended to show the structure or the exact shape of the region, nor to limit the scope of the present invention. For example, an area shown as a rectangular block in the figures may often be tapered, curved, or rounded.

각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.It should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents to those claimed.

본 명세서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 반도체 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 재료, 공정 등에 관한 것이며 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 과도하게 상세한 설명은 생략한다.Unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicted by context, items referred to in the singular encompass the plural unless the context requires otherwise. In addition, in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known configuration or function relates to materials, processes, etc. well known to those skilled in the art of the semiconductor technology, and may obscure the gist of the present invention, it is excessive. A detailed description will be omitted.

이하, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, in order to enable those skilled in the art to easily practice the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 개시서의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 단위 셀(unit cell)을 나타낸 개념적인 평면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 반도체 소자 단위 셀의 개념적인 저면도이다.1A is a conceptual plan view illustrating a unit cell of a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure, and FIG. 1B is a conceptual bottom view of the semiconductor device unit cell shown in FIG. 1A .

도 1a를 참조하면, 본 개시서의 제1 실시 예에 따른 질화 갈륨 기반 반도체 소자의 단위 셀(100)에는 그 상면(110)에 복수개의 장방형 소스 영역, 제1의 장방형 게이트 영역, 장방형 드레인 영역, 제2의 장방형 게이트 영역을 포함하는 활성 영역(120)이 형성된다. Referring to FIG. 1A , in the unit cell 100 of the gallium nitride-based semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure, a plurality of rectangular source regions, a first rectangular gate region, and a rectangular drain region are formed on the upper surface 110 of the unit cell 100 . , an active region 120 including a second rectangular gate region is formed.

상기 소스 영역, 상기 제1 게이트 영역, 상기 드레인 영역, 및 상기 제2 게이트 영역은 그 순서대로 교번하여 복수개로 반복 배치되는데, 반복 배치의 시작과 끝에는 각각 시작 소스 영역과 종말 소스 영역이 배치된다. 시작 소스 영역과 종말 소스 영역은 그 외의 소스 영역과 마찬가지로 근본적으로 동일하다.The source region, the first gate region, the drain region, and the second gate region are alternately arranged in plurality in that order, and a start source region and an end source region are respectively arranged at the beginning and end of the repeated arrangement. The start source region and the end source region are essentially the same as the other source regions.

상기 복수개의 제1 게이트 영역 내에 각각 제1 게이트 핑거(124)가 배치되며, 복수개의 드레인 영역 내에 각각 드레인 핑거(126)가 배치되고, 복수개의 제2 게이트 영역 내에 각각 제2 게이트 핑거(125)가 배치되며, 복수개의 소스 영역 내에 각각 소스 핑거(122)가 배치된다.A first gate finger 124 is disposed in each of the plurality of first gate regions, a drain finger 126 is disposed in each of the plurality of drain regions, and a second gate finger 125 is respectively disposed in a plurality of second gate regions. is disposed, and a source finger 122 is disposed in each of the plurality of source regions.

또한, 단위 게이트 패드(134)는 상면(110)의 활성 영역(120) 외에서 활성 영역(120)의 일측에 형성된 금속 패턴으로서, 복수개의 제1 게이트 핑거(124) 및 복수개의 제2 게이트 핑거(125)와 서로 전기적으로 연결되어 있는바, 예컨대, 제1 게이트 핑거(124), 제2 게이트 핑거(125) 및 단위 게이트 패드(134)는 한번에 일체로 형성될 수 있으나,상호 전기적으로 연결되도록 상이한 공정에서 각각 형성되거나 그 중 2 가지만이 일체로 형성될 수도 있다.In addition, the unit gate pad 134 is a metal pattern formed on one side of the active region 120 outside the active region 120 of the upper surface 110 , and includes a plurality of first gate fingers 124 and a plurality of second gate fingers ( 125 are electrically connected to each other, for example, the first gate finger 124 , the second gate finger 125 , and the unit gate pad 134 may be integrally formed at once, but are different so as to be electrically connected to each other. Each of them may be formed in the process, or only two of them may be formed integrally.

한편, 단위 드레인 패드(136)는 상면(110)의 활성 영역(120) 외에서 활성 영역(120)의 타측에 형성된 금속 패턴으로서, 복수개의 드레인 핑거(126)와 서로 전기적으로 연결되어 있는바, 드레인 핑거(126)와 단위 드레인 패드(136)도 일체로 형성되거나 상이한 공정으로 각각 형성될 수 있다.On the other hand, the unit drain pad 136 is a metal pattern formed on the other side of the active region 120 outside the active region 120 of the upper surface 110 , and is electrically connected to the plurality of drain fingers 126 and is electrically connected to each other. The finger 126 and the unit drain pad 136 may also be formed integrally or may be respectively formed through different processes.

소스 핑거(122) 중에서 상기 시작 소스 영역(122a) 및 상기 종말 소스 영역(122b)이 아닌 소스 영역에 배치된 소스 핑거는 단위 드레인 패드(136), 제1 게이트 핑거(124), 제2 게이트 핑거(125) 및 단위 게이트 패드(134)에 의하여 포위되도록 배치되어 서로 고립된다. 각각의 소스 핑거(122)는 소자의 상면(110)과 하면(150)을 관통하는 적어도 하나의 제1 전도성 비아 홀(conductive via hole; 160)을 포함하고, 그 제1 전도성 비아 홀과 전기적으로 연결된다.Among the source fingers 122 , the source fingers disposed in a source region other than the start source region 122a and the end source region 122b are a unit drain pad 136 , a first gate finger 124 , and a second gate finger. 125 and the unit gate pad 134 are arranged to be surrounded and isolated from each other. Each of the source fingers 122 includes at least one first conductive via hole 160 penetrating the upper surface 110 and the lower surface 150 of the device, and is electrically connected to the first conductive via hole. connected

상면(110)에는 여분의 전도성 패드(190)가 더 포함될 수 있는바, 여분의 전도성 패드(190)는 단위 셀들 사이의 전기적 연결, 접지 형성 등의 용도로 이용될 수 있다.The upper surface 110 may further include an extra conductive pad 190 , and the extra conductive pad 190 may be used for electrical connection between unit cells, forming a ground, and the like.

도 1b를 참조하면, 단위 셀(100)에는 그 하면(150)에 제1 전도성 비아 홀(160) 각각과 전기적으로 연결되는 소스 패드(152)가 배치되는바, 소스 패드(152)는 소스 핑거(122)들과 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 1B , a source pad 152 electrically connected to each of the first conductive via holes 160 is disposed on a lower surface 150 of the unit cell 100 , and the source pad 152 is a source finger. (122) and electrically connected.

도 2는 본 개시서의 일 실시 예에 따른 반도체 소자를 개념적으로 나타낸 평면도이다.2 is a plan view conceptually illustrating a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 본 개시서에 따른 반도체 소자에서, 상면(110)에 직렬로 배치된 단위 셀들의 서로 인접한 쌍 중 어느 하나의 종말 소스 영역은 그 서로 인접한 쌍 중 다른 하나의 시작 소스 영역으로 공유되도록 형성(222a)되거나 그 다른 하나의 시작 소스 영역(222c)과 서로 구분되게 형성(222b)되되, 적어도 하나의 단위 셀에 포함된 종말 소스 영역(222b)은 인접한 단위 셀에 포함된 시작 소스 영역(222c)과 구분되도록 별개로 형성된다.Referring to FIG. 2 , in the semiconductor device according to the present disclosure, the end source region of any one of the adjacent pairs of unit cells arranged in series on the upper surface 110 is the start source region of the other of the adjacent pairs. Formed to be shared (222a) or formed to be separated from the other start source region 222c (222b), the end source region 222b included in at least one unit cell is a start source included in an adjacent unit cell. It is formed separately from the region 222c.

그러면 그 종말 소스 영역에 대응되는 소스 핑거(222b)와 그 시작 소스 영역에 대응되는 소스 핑거(222c) 각각은 서로 중첩되지도, 상기 제1 게이트 핑거와 상기 제2 게이트 핑거 둘 모두에 의하여 포위되지 않으므로, 발열로부터 비교적 영향을 덜 받는다. 이처럼 종말 소스 핑거(222b)와 시작 소스 핑거(222c)가 서로 중첩되지 않게 하는 방식으로 여분의 소스 핑거를 구성하면, 설계와 제작이 비교적 용이하고 현저한 비용 증가를 야기하지 않으면서도 단위 셀들의 개수가 증가함에 따른 단위 셀들 간의 열적 간섭을 저감할 수 있다.Then, the source finger 222b corresponding to the end source region and the source finger 222c corresponding to the start source region do not overlap each other or are surrounded by both the first gate finger and the second gate finger. Therefore, it is relatively less affected by heat generation. If the extra source fingers are configured in such a way that the end source finger 222b and the start source finger 222c do not overlap each other, design and manufacture are relatively easy and the number of unit cells is increased without causing a significant increase in cost. Accordingly, thermal interference between unit cells may be reduced.

본 개시서에 따른 반도체 소자를 이루는 복수개의 단위 셀들 각각은 서로 결합되도록 구성되는바, 상기 단위 셀들 각각의 활성 영역은 서로 결합되어 하나의 활성 영역(220)을 구성하며, 또한, 상기 단위 셀들 각각의 단위 게이트 패드(134)는 서로 전기적으로 연결(144)되고, 마찬가지로 단위 셀들 각각의 단위 드레인 패드(136)는 서로 전기적으로 연결(146)된다.Each of the plurality of unit cells constituting the semiconductor device according to the present disclosure is configured to be coupled to each other, and the active regions of each of the unit cells are coupled to each other to form one active region 220 , and each of the unit cells The unit gate pads 134 of , are electrically connected 144 to each other, and similarly, the unit drain pads 136 of each of the unit cells are electrically connected 146 to each other.

도 2에 나타난 단위 셀들의 개수는 예시적인 것으로서, 이처럼 공정 상의 편의를 위하여 단위 셀들의 개수는 2 이상의 짝수로 구성하되, 2개의 단위 셀들마다 적어도 하나의 인접한 단위 셀의 쌍은 서로 종말 소스 영역(222b)과 시작 소스 영역(222c)이 구분되도록 배치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The number of unit cells shown in FIG. 2 is exemplary, and for convenience in the process, the number of unit cells is configured as an even number of 2 or more, but at least one pair of adjacent unit cells for each two unit cells is connected to the terminal source region ( 222b) and the start source region 222c may be separated from each other, but the present invention is not limited thereto.

도 3a는 도 1a에 나타낸 A-A' 선으로 취해진 측단면을 보인 개념도이고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 T형 게이트를 확대한 개념도이다.3A is a conceptual diagram illustrating a side cross-section taken along line A-A' shown in FIG. 1A, and FIG. 3B is an enlarged conceptual diagram of the T-type gate shown in FIG. 3A.

도 3a를 참조하면, 질화 갈륨 기반 반도체 소자는 SiC 또는 다이아몬드 등으로 구성된 기저 기판(310), 질화 갈륨 기반 에피 층(320), 그 에피 층과 옴성 접촉하는 옴성 금속(ohmic metal)인 소스 측 금속 층(112) 및 드레인 측 금속 층(116), 및 에피 층(320)과 쇼트키 접촉하는 게이트 측 금속 층(114)을 포함하는바, 통상의 기술자에게 알려진 바와 같다. Referring to FIG. 3A , a gallium nitride-based semiconductor device includes a base substrate 310 made of SiC or diamond, etc., a gallium nitride-based epitaxial layer 320, and an ohmic metal that is an ohmic metal in ohmic contact with the epitaxial layer. layer 112 and a drain side metal layer 116 , and a gate side metal layer 114 in Schottky contact with the epi layer 320 , as known to those skilled in the art.

에피 층(320)에는 기저 기판(310) 위에 AlN, GaN, AlGaN, GaN 등이 적층되어 2차원 전자 기체(two-dimensional electron gas; 2DEG)를 유도하여 전류가 흐를 수 있는 2DEG 채널이 형성된다.In the epitaxial layer 320 , AlN, GaN, AlGaN, GaN, etc. are stacked on the base substrate 310 to induce a two-dimensional electron gas (2DEG) to form a 2DEG channel through which current can flow.

소스 측 금속 층(112) 위에는 소스 단자로서 소스 핑거(122)를 형성하기 위한 하나 이상의 금속 층이 적층될 수 있고, 드레인 측 금속 층(116) 위에도 드레인 단자로서 드레인 핑거(126)를 구성하기 위한 하나 이상의 금속 층이 적층될 수 있다. One or more metal layers for forming the source finger 122 as a source terminal may be stacked on the source-side metal layer 112 , and also on the drain-side metal layer 116 for configuring the drain finger 126 as a drain terminal. One or more metal layers may be laminated.

또한, 반도체 소자의 동작 전압, 주파수 특성 등을 개선하기 위한 금속 층으로서, 소스 필드 플레이트(source field plate; 350)가 게이트 측 금속 층(114)으로부터 절연되어 소스 단자와 전기적으로 연결되도록 게이트 측 금속 층(114) 위에 형성될 수 있다.In addition, as a metal layer for improving the operating voltage and frequency characteristics of the semiconductor device, the gate-side metal is insulated from the gate-side metal layer 114 and electrically connected to the source terminal. It may be formed over the layer 114 .

각 단자들을 전기적, 물리적으로 격리하고 보호하기 위한 적어도 하나의 패시베이션(passivation) 층(330, 360, 370)이 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 그러한 패시베이션 층(330, 360)은 SiNx로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 최종 패시베이션 층(370)은 PBO(polybenzoxazole)로 구성될 수 있다.At least one passivation layer (330, 360, 370) for electrically and physically isolating and protecting the respective terminals may be further included. For example, such passivation layers 330 and 360 may be composed of, but not limited to, SiNx. For example, the final passivation layer 370 may be made of polybenzoxazole (PBO).

본 개시서의 일 실시 예에 따른 질화 갈륨 기반 반도체에서 게이트를 형성하는 금속 층(114)은 T자 형상을 가진, 이른바, T형 게이트(T-gate)이다.In the gallium nitride-based semiconductor according to the exemplary embodiment of the present disclosure, the metal layer 114 forming the gate is a T-shaped, so-called, T-gate.

도 3b는 도 3a에 나타낸 T형 게이트(114)를 확대한 개념도이다.3B is an enlarged conceptual view of the T-type gate 114 shown in FIG. 3A.

도 3b를 참조하면, 에피 층(320)과 T형 게이트(114)가 서로 쇼트키 접촉하는 영역(340)의 길이(L2)를 게이트 길이(gate length)라고 지칭하는데, 그 쇼트키 접촉 영역(340) 외에는 에피 층(320)과 T형 게이트(114) 사이에는 패시베이션(passivation) 층(330)이 개재할 수 있다. 패시베이션 층(330)은 제1 패시베이션 층(330a) 및 제2 패시베이션 층(330b)을 포함하는데, 제1 패시베이션 층(330a) 위에 T형 게이트(114)가 형성되고, 그 후 제2 패시베이션 층(330b)이 올려진다.Referring to FIG. 3B, the length L2 of the region 340 in which the epitaxial layer 320 and the T-type gate 114 are in Schottky contact with each other is referred to as a gate length, and the Schottky contact region ( Except for 340 , a passivation layer 330 may be interposed between the epitaxial layer 320 and the T-type gate 114 . The passivation layer 330 includes a first passivation layer 330a and a second passivation layer 330b, wherein a T-type gate 114 is formed over the first passivation layer 330a, after which a second passivation layer ( 330b) is raised.

도 3b를 참조하면, T형 게이트(114)의 게이트 길이가 참조부호 L2로 표시되어 있으며, DRES 길이(DRES length), 즉, T형 게이트 머리(T-gate head)의 폭은 참조부호 L3으로 표시되어 있다. 드레인까지의 DRES 오버행(DRES overhand to drain), 즉, T형 게이트의 다리(T-gate foot)의 끝점들 중 드레인 영역 방향의 끝점으로부터 상기 T형 게이트의 머리의 끝점들 중 상기 드레인 영역 방향의 끝점에 이르는 수평 거리는 참조부호 L4로 표시되었다. T형 게이트의 다리의 끝점들 중 소스 영역 방향의 끝점으로부터 상기 T형 게이트의 머리의 끝점들 중 상기 소스 영역 방향의 끝점에 이르는 수평 거리도 참조부호 L5로 표시되어 있다. 한편, 소스 영역과 드레인 영역 간의 이격인 S-D 이격(source-drain spacing)은 도 3a에 참조부호 L1으로 표시되어 있다.Referring to FIG. 3B , the gate length of the T-type gate 114 is indicated by reference symbol L2, and the DRES length, that is, the width of the T-gate head, is indicated by reference symbol L3. is indicated. DRES overhand to drain, that is, from one of the endpoints of the T-gate foot in the direction of the drain region to one of the endpoints of the head of the T-type gate in the direction of the drain region The horizontal distance to the end point is denoted by reference symbol L4. A horizontal distance from one of the end points of the legs of the T-type gate in the source region direction to one of the end points of the head of the T-shaped gate in the source region direction is also indicated by reference numeral L5. Meanwhile, the S-D spacing, which is the spacing between the source region and the drain region, is indicated by reference numeral L1 in FIG. 3A .

본 발명자는 도 3b에 표시된 이 L1 내지 L5의 수치로 구체화되는 반도체 소자의 구조를 확정하기 위한 실험을 수행하였는바, 아래 표 1은 도 3b에 표시된 L1 내지 L5의 수치에 따른 반도체 소자의 특성을 측정하여 이를 나타낸 것이다. 여기에서는 실험적으로 0.45 μm의 게이트 길이(L2)를 이용하였다.The present inventors performed an experiment to confirm the structure of the semiconductor device embodied by the numerical values of L1 to L5 shown in FIG. 3B. Table 1 below shows the characteristics of the semiconductor device according to the values of L1 to L5 shown in FIG. 3B. It is measured and shown. Here, a gate length (L2) of 0.45 μm was used experimentally.

게이트 길이(L2)
0.45μm
주파수 3.6 GHz
Gate Length (L2)
0.45μm
Frequency 3.6 GHz
최대 출력 전력(dBm)Maximum output power (dBm) 전력 밀도(W/mm)Power Density (W/mm) 이득(dB)Gain (dB) 효율(%)efficiency(%)
A형
GFP: 0.15 / 0.20 μm
S-D 이격: 5.5 μm
type A
GFP: 0.15 / 0.20 μm
SD Spacing: 5.5 μm
46.5
46.5
46.5
46.5
12.4
12.4
12.4
12.4
17.3
17.2
17.3
17.2
68.0
67.5
68.0
67.5
B형
GFP: 0.15 / 0.27 μm
S-D 이격: 6.0 μm
type B
GFP: 0.15 / 0.27 μm
SD Spacing: 6.0 μm
46.446.4 12.212.2 16.816.8 65.865.8

표 1의 A형은 게이트 필드 플레이트 (GFP; gate field plate) 값에 해당하는 L5가 0.15 μm, L4가 0.20 μm이며, S-D 이격(L1)이 5.5 μm인 구조를 의미하며, B형은 L5가 0.15 μm, L4가 0.27 μm이며, S-D 이격(L1)이 6.0 μm인 구조를 의미한다.Type A in Table 1 means a structure in which L5 is 0.15 μm, L4 is 0.20 μm, and the S-D spacing (L1) is 5.5 μm, which corresponds to the gate field plate (GFP) value, and Type B means that L5 is 0.15 μm, L4 is 0.27 μm, and S-D spacing (L1) is 6.0 μm.

그리고, DRES 길이(L3) = L2 + L4 + L5이므로 A형은 0.80 μm의 DRES 길이, B형은 0.87 μm의 DRES 길이를 가진다.And, since DRES length (L3) = L2 + L4 + L5, type A has a DRES length of 0.80 μm and type B has a DRES length of 0.87 μm.

표 1에 나타난 결과값들을 참조하여 비교하면, A형이 B형에 비해 최대 출력 전력, 전력 밀도, 이득 및 효율의 면에서 우수하므로, DRES 길이(L3)는 A형과 마찬가지로 0.80 마이크로미터 또는 그 근방, 예컨대 0.75 마이크로미터 내지 0.85 마이크로미터인 것이 바람직할 것이다. 마찬가지의 최적화로써, T형 게이트(114)의 게이트 길이(L2)는 0.315 마이크로미터 내지 0.385 마이크로미터이며, 드레인까지의 DRES 오버행(DRES overhand to drain), 즉, T형 게이트의 다리(T-gate foot)의 끝점들 중 드레인 영역 방향의 끝점으로부터 상기 T형 게이트의 머리의 끝점들 중 상기 드레인 영역 방향의 끝점에 이르는 수평 거리(L4)는, 0.245 마이크로미터 내지 0.255 마이크로미터인 것이 바람직하다.Comparing with reference to the result values shown in Table 1, since type A is superior to type B in terms of maximum output power, power density, gain and efficiency, the DRES length (L3) is 0.80 micrometer or less like type A. It will preferably be in the vicinity of, for example, 0.75 micrometers to 0.85 micrometers. With a similar optimization, the gate length L2 of the T-type gate 114 is 0.315 micrometers to 0.385 micrometers, and the DRES overhand to drain, i.e. the T-gate The horizontal distance L4 from one of the endpoints of the foot) in the direction of the drain region to the endpoint in the direction of the drain region among the endpoints of the head of the T-type gate is preferably 0.245 micrometers to 0.255 micrometers.

또한, 바람직하게, 소스 영역과 드레인 영역 간의 이격인 S-D 이격(L1)은 5.2 마이크로미터 내지 5.8 마이크로미터일 수 있다.Also, preferably, the S-D spacing L1 that is the spacing between the source region and the drain region may be 5.2 micrometers to 5.8 micrometers.

도 4a는 본 개시서의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념적인 평면도이고, 도 4b는 본 개시서의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념적인 저면도이다.4A is a conceptual plan view of a semiconductor device according to another embodiment of the present disclosure, and FIG. 4B is a conceptual bottom view of a semiconductor device according to another embodiment of the present disclosure.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 반도체 소자의 하면(150')에 소스 패드(152')와 전기적으로 분리된 하면 게이트 패드(154) 및 하면 드레인 패드(156)가 형성될 수 있다. 하면 게이트 패드(154)와 하면 드레인 패드(156)도 서로 전기적으로 분리되어 있다.4A and 4B , a lower surface gate pad 154 and a lower surface drain pad 156 electrically separated from the source pad 152 ′ may be formed on the lower surface 150 ′ of the semiconductor device. The bottom gate pad 154 and the bottom drain pad 156 are also electrically isolated from each other.

하면 게이트 패드(154)는 상면(110')과 하면(150')을 관통하는 적어도 하나의 제2 전도성 비아 홀(170)을 포함하고, 하면 드레인 패드(156)는 상면(110')과 하면(150')을 관통하는 적어도 하나의 제3 전도성 비아 홀(180)을 포함한다. 제2 전도성 비아 홀(170)은 상면(110')의 단위 게이트 패드 중 적어도 하나(134')와 전기적으로 연결되고, 제3 전도성 비아 홀(180)은 상면(110')의 단위 드레인 패드 중 적어도 하나(136')와 전기적으로 연결된다.The lower gate pad 154 includes at least one second conductive via hole 170 penetrating the upper surface 110 ′ and the lower surface 150 ′, and the lower drain pad 156 includes the upper surface 110 ′ and the lower surface 150 ′. and at least one third conductive via hole 180 passing through 150 ′. The second conductive via hole 170 is electrically connected to at least one 134' of the unit gate pads of the upper surface 110', and the third conductive via hole 180 is one of the unit drain pads of the upper surface 110'. It is electrically connected to at least one 136'.

이 실시 예에 의하면, 소스 단자, 게이트 단자 및 드레인 단자 각각이 모두 패드들(152', 154, 156)로 형성됨으로써 와이어 본딩(wire bonding)에 비해 간소한 직접 본딩이 가능해진다. 따라서, 와이어 본딩에 따른 인덕턴스 및 기생 성분을 최소화할 수 있어 반도체 소자의 임피던스 정합 회로를 구현하기에 용이하고, 특히, 고주파 특성을 개선할 수 있으므로 반도체 소자의 전반적인 성능 향상을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 와이어 본딩에 대한 공정 비용도 저감할 수 있는 효과가 있다.According to this embodiment, since each of the source terminal, the gate terminal, and the drain terminal is formed of the pads 152 ′, 154 , and 156 , simple direct bonding is possible compared to wire bonding. Accordingly, since inductance and parasitic components due to wire bonding can be minimized, it is easy to implement an impedance matching circuit of a semiconductor device, and in particular, since high-frequency characteristics can be improved, overall performance of the semiconductor device can be improved. In addition, there is an effect of reducing the process cost for wire bonding.

이상에서 설명된 실시 예들 모두, 질화 갈륨 기반 반도체의 배치 구조 상 반복되는 동일한 셀 구조들 사이의 열적 간섭을 감소시켜 고성능을 유지할 수 있는 효과가 있다. 비아 홀 공정으로 각 단자를 구성하여 종래 공정의 와이어 본딩을 대체하여 인덕턴스와 기생 성분을 감소시킴으로써 성능을 향상시키면서도 와이어 본딩에 수반된 공정 상의 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. In all of the above-described embodiments, there is an effect of maintaining high performance by reducing thermal interference between the same cell structures that are repeated in the arrangement structure of the gallium nitride-based semiconductor. By configuring each terminal through a via hole process, it is possible to reduce inductance and parasitic components by replacing wire bonding in the conventional process, thereby improving performance and reducing process costs involved in wire bonding.

이상에서 몇몇 선별된 실시 예들에 한하여 본 발명이 설명되었으나 통상의 기술자는 본 개시서가 기초로 한 개념을 용이하게 이해할 수 있으며, 본 발명의 몇몇 목적들을 수행하기 위한 타 구조체 및 공정들의 설계의 기초로서 그 개념을 용이하게 활용할 수 있을 것이다Although the present invention has been described only in some selected embodiments above, those skilled in the art can easily understand the concept based on the present disclosure, and as a basis for designing other structures and processes for carrying out some purposes of the present invention. You will be able to use the concept easily

몇몇 예에서는 수치를 측정하기 위한 장비의 정확도에 대응하여 개략적인 범위의 수치만이 제공되었을 수 있다. 그러한 범위들로 특정된 것은 본 개시서에서 제시된 질화 갈륨 기반 반도체 소자의 성능에 큰 변화가 생기지 않는 한 발생할 수 있는 어느 정도 수치의 편차에 기인한 것으로서 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 수 있을 것이다.In some examples, only approximate ranges of numerical values may be provided corresponding to the accuracy of the equipment for measuring numerical values. It will be readily understood by those skilled in the art that the specified range is due to deviations in numerical values that may occur unless there is a significant change in the performance of the gallium nitride-based semiconductor device presented in the present disclosure.

본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.Although the present invention has been described with specific details such as specific components and limited embodiments and drawings, these are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, A person skilled in the art can devise various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 본 개시서에 첨부된 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 요소, 구조, 디바이스 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and not only the claims appended to the present disclosure but also all modifications equivalently or equivalently to the claims attached to the present disclosure are the spirit of the present invention. would fall into the category of For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described elements, structures, devices, etc., are combined or combined in a different form than the described method, or other components or equivalents Appropriate results can be achieved even if displaced or displaced by water.

그와 같이 균등하게 또는 등가적으로 변형된 것에는, 예컨대 본 발명에 따른 방법을 실시한 것과 동일한 결과를 낼 수 있는 방법이 포함될 것인 바, 본 발명의 진의 및 범위는 전술한 예시들에 의하여 제한되어서는 아니되며, 법률에 의하여 허용 가능한 가장 넓은 의미로 이해되어야 한다.Such equivalent or equivalent modifications will include, for example, a method capable of producing the same result as that performed by the method according to the present invention, and the spirit and scope of the present invention is limited by the above-described examples. should not be, and should be understood in the broadest sense permitted by law.

100, 100': 단위 셀
110, 110': 단위 셀의 상면
112: 소스 측 금속 층
114: 게이트 측 금속 층(T형 게이트)
116: 드레인 측 금속 층
120, 220: 활성 영역
122: 소스 핑거
122a: 시작 소스 영역의 소스 핑거
122b: 종말 소스 영역의 소스 핑거
222a: 시작 소스 영역이자 종말 소스 영역인 소스 영역 내의 소스 핑거
222b: 중첩되지 않은 종말 소스 영역의 소스 핑거
222c: 중첩되지 않은 시작 소스 영역의 소스 핑거
124: 제1 게이트 핑거
125: 제2 게이트 핑거
126: 드레인 핑거
134, 134': 단위 게이트 패드
136, 136': 단위 드레인 패드
144: 단위 게이트 패드 간 연결부
146: 단위 드레인 패드 간 연결부
150, 150': 단위 셀의 하면
152, 152': 소스 패드
154: 하면 게이트 패드
156: 하면 드레인 패드
160: 제1 전도성 비아 홀
170: 제2 전도성 비아 홀
180: 제3 전도성 비아 홀
190: 여분의 전도성 패드
310: 기저 기판
320: 에피 층(epilayer)
330, 330a, 330b: 제1 패시베이션 층
340: 쇼트키 접촉 영역
350: 소스 필드 플레이트
360: 제2 패시베이션 층
370: 최종 패시베이션 층
L1: S-D 이격
L2: 게이트 길이
L3: DRES 길이
L4: 드레인까지의 DRES 오버행
100, 100': unit cell
110, 110': the top surface of the unit cell
112: source side metal layer
114: gate side metal layer (T-type gate)
116: drain side metal layer
120, 220: active area
122: source finger
122a: source finger of the starting source area
122b: source finger of the end source region
222a: a source finger in a source region that is a start source region and an end source region
222b: source finger of non-overlapping end source region
222c: source finger of non-overlapping start source area
124: first gate finger
125: second gate finger
126: drain finger
134, 134': unit gate pad
136, 136': unit drain pad
144: connection between unit gate pads
146: connection between unit drain pads
150, 150': bottom of unit cell
152, 152': source pad
154: lower gate pad
156: bottom drain pad
160: first conductive via hole
170: second conductive via hole
180: third conductive via hole
190: extra conductive pad
310: base substrate
320: epilayer (epilayer)
330, 330a, 330b: first passivation layer
340: schottky contact area
350: source field plate
360: second passivation layer
370: final passivation layer
L1: SD spacing
L2: gate length
L3: DRES length
L4: DRES overhang to drain

Claims (4)

2개 이상의 단위 셀들을 포함하는 질화 갈륨 기반 반도체 소자로서,
상기 단위 셀들 각각은 상기 반도체 소자의 상면에,
순서대로 교번하여 반복 배치된 복수개의 소스 영역, 제1 게이트 영역, 드레인 영역 및 제2 게이트 영역을 포함하는 활성 영역으로서, 상기 반복 배치는 시작 소스 영역으로부터 시작하여 종말 소스 영역으로 끝나는, 활성 영역;
상기 복수개의 제1 게이트 영역 내에 각각 배치된 복수개의 제1 게이트 핑거;
상기 복수개의 드레인 영역 내에 각각 배치된 복수개의 드레인 핑거;
상기 복수개의 제2 게이트 영역 내에 각각 배치된 복수개의 제2 게이트 핑거;
상기 활성 영역 외에서 상기 활성 영역의 일측에 형성되어 상기 복수개의 제1 게이트 핑거 및 상기 복수개의 제2 게이트 핑거와 서로 전기적으로 연결되는 단위 게이트 패드;
상기 활성 영역 외에서 상기 활성 영역의 상기 일측에 대향하는 상기 활성 영역의 타측에 형성되어 상기 복수개의 드레인 핑거와 서로 전기적으로 연결되는 단위 드레인 패드; 및
상기 단위 드레인 패드, 상기 제1 게이트 핑거, 상기 제2 게이트 핑거 및 상기 단위 게이트 패드에 의하여 포위되도록, 상기 복수개의 소스 영역 중에서 상기 시작 소스 영역 및 상기 종말 소스 영역 외의 소스 영역 내에 각각 배치된 복수개의 고립된(isolated) 소스 핑거로서, 상기 반도체 소자의 상면과 하면을 관통하는 적어도 하나의 제1 전도성 비아 홀을 포함하고 상기 제1 전도성 비아 홀과 전기적으로 연결되는 소스 핑거를 포함하고,
상기 단위 셀들 각각의 상기 활성 영역은 서로 결합되며, 상기 단위 셀들 각각의 상기 단위 게이트 패드는 서로 전기적으로 연결되고, 상기 단위 셀들 각각의 상기 단위 드레인 패드는 서로 전기적으로 연결되며,
상기 단위 셀들의 서로 인접한 쌍 중 어느 하나의 상기 종말 소스 영역은 상기 서로 인접한 쌍 중 다른 하나의 상기 시작 소스 영역으로 공유되도록 형성되거나 상기 다른 하나의 상기 시작 소스 영역과 서로 구분되게 형성되되, 상기 단위 셀들 사이의 위치 중 적어도 하나의 위치에서 상기 어느 하나의 상기 종말 소스 영역이 상기 다른 하나의 상기 시작 소스 영역과 구분되고,
상기 반도체 소자는,
상기 제1 전도성 비아 홀 각각과 전기적으로 연결되는 소스 패드를 상기 하면에 더 포함하는, 질화 갈륨 기반 반도체 소자.
A gallium nitride-based semiconductor device comprising two or more unit cells, comprising:
Each of the unit cells is on the upper surface of the semiconductor device,
an active region comprising a plurality of source regions, a first gate region, a drain region and a second gate region alternately arranged in an alternating sequence, the repeating arrangement starting from a starting source region and ending with an ending source region;
a plurality of first gate fingers respectively disposed in the plurality of first gate regions;
a plurality of drain fingers respectively disposed in the plurality of drain regions;
a plurality of second gate fingers respectively disposed in the plurality of second gate regions;
a unit gate pad formed on one side of the active region outside the active region and electrically connected to the plurality of first gate fingers and the plurality of second gate fingers;
a unit drain pad formed on the other side of the active region opposite to the one side of the active region outside the active region and electrically connected to the plurality of drain fingers; and
a plurality of source regions other than the start source region and the end source region among the plurality of source regions, respectively, so as to be surrounded by the unit drain pad, the first gate finger, the second gate finger, and the unit gate pad. An isolated source finger comprising: a source finger including at least one first conductive via hole penetrating through an upper surface and a lower surface of the semiconductor device and electrically connected to the first conductive via hole;
the active region of each of the unit cells is coupled to each other, the unit gate pad of each of the unit cells is electrically connected to each other, and the unit drain pad of each of the unit cells is electrically connected to each other;
The end source region of any one of the adjacent pairs of the unit cells is formed to be shared with the start source region of the other one of the adjacent pairs or is formed to be separated from the other start source region of the unit cells, At least one of the positions between cells, the one end source region is distinguished from the other one of the start source regions,
The semiconductor device is
The gallium nitride-based semiconductor device further comprising a source pad electrically connected to each of the first conductive via holes on the lower surface.
제1항에 있어서,
상기 단위 셀들의 개수는 2 이상의 짝수이며,
2개의 상기 단위 셀들마다 적어도 하나의 인접한 단위 셀 쌍은 서로 상기 종말 소스 영역과 상기 시작 소스 영역이 구분되도록 형성되는, 질화 갈륨 기반 반도체 소자.
According to claim 1,
The number of unit cells is an even number of 2 or more,
At least one pair of adjacent unit cells for each of the two unit cells is formed such that the end source region and the start source region are separated from each other.
제1항에 있어서,
상기 게이트 영역은 T형 게이트(T-gate)로 형성되고,
상기 T형 게이트의 게이트 길이(gate length)는 0.315 마이크로미터 내지 0.385 마이크로미터이며, 상기 T형 게이트의 머리(T-gate head)의 폭은 0.75 마이크로미터 내지 0.85 마이크로미터이고, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 간 이격(source-drain spacing)은 5.2 마이크로미터 내지 5.8 마이크로미터이며, 상기 T형 게이트의 다리(T-gate foot)의 끝점들 중 상기 드레인 영역 방향의 끝점으로부터 상기 머리의 끝점들 중 상기 드레인 영역 방향의 끝점에 이르는 수평 거리는 0.245 마이크로미터 내지 0.255 마이크로미터인, 질화 갈륨 기반 반도체 소자.
According to claim 1,
The gate region is formed of a T-gate,
A gate length of the T-type gate is 0.315 micrometers to 0.385 micrometers, a width of the T-gate head is 0.75 micrometers to 0.85 micrometers, and the source region and the A source-drain spacing is 5.2 micrometers to 5.8 micrometers, from one of the endpoints of the T-gate foot in the direction of the drain region to one of the endpoints of the head. A gallium nitride based semiconductor device, wherein the horizontal distance to the endpoint in the direction of the drain region is 0.245 micrometers to 0.255 micrometers.
제1항에 있어서,
상기 하면에,
상기 소스 패드와 전기적으로 분리되고 서로 전기적으로 분리된 하면 게이트 패드 및 하면 드레인 패드를 더 포함하고, 상기 하면 게이트 패드는 상기 상면과 하면을 관통하는 적어도 하나의 제2 전도성 비아 홀을 포함하고, 상기 하면 드레인 패드는 상기 상면과 하면을 관통하는 적어도 하나의 제3 전도성 비아 홀을 포함하고, 상기 제2 전도성 비아 홀은 상기 단위 게이트 패드 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되며, 상기 제3 전도성 비아 홀은 상기 단위 드레인 패드 중 적어도 하나의 전기적으로 연결되는, 질화 갈륨 기반 반도체 소자.
According to claim 1,
On the lower side,
and a lower gate pad and a lower drain pad electrically separated from the source pad and electrically separated from each other, wherein the lower gate pad includes at least one second conductive via hole penetrating the upper and lower surfaces, and The bottom drain pad includes at least one third conductive via hole penetrating the top and bottom surfaces, the second conductive via hole is electrically connected to at least one of the unit gate pads, and the third conductive via hole includes: At least one of the unit drain pads is electrically connected, a gallium nitride-based semiconductor device.
KR1020210015242A 2021-02-03 2021-02-03 Gallium nitride-based semiconductor device with excessive source fingers for enhancing thermal characteristic KR102456658B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210015242A KR102456658B1 (en) 2021-02-03 2021-02-03 Gallium nitride-based semiconductor device with excessive source fingers for enhancing thermal characteristic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210015242A KR102456658B1 (en) 2021-02-03 2021-02-03 Gallium nitride-based semiconductor device with excessive source fingers for enhancing thermal characteristic

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220111887A true KR20220111887A (en) 2022-08-10
KR102456658B1 KR102456658B1 (en) 2022-10-19

Family

ID=82846818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210015242A KR102456658B1 (en) 2021-02-03 2021-02-03 Gallium nitride-based semiconductor device with excessive source fingers for enhancing thermal characteristic

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102456658B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010278280A (en) * 2009-05-29 2010-12-09 Toshiba Corp High-frequency semiconductor device
KR20140109787A (en) * 2013-03-06 2014-09-16 가부시끼가이샤 도시바 Field effect transistor and semiconductor device using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010278280A (en) * 2009-05-29 2010-12-09 Toshiba Corp High-frequency semiconductor device
KR20140109787A (en) * 2013-03-06 2014-09-16 가부시끼가이샤 도시바 Field effect transistor and semiconductor device using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wang, Wei-Chou et al. "Development and Control of a 0.25 μm Gate Process Module for AlGaN / GaN HEMT Production." (2013).

Also Published As

Publication number Publication date
KR102456658B1 (en) 2022-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11699751B2 (en) Semiconductor device
JP7414876B2 (en) Transistor with bypassed gate structure
US10777673B2 (en) Asymmetrical blocking bidirectional gallium nitride switch
US10748996B2 (en) High power transistor with interior-fed gate fingers
JP5672756B2 (en) Semiconductor device
US8928039B2 (en) Semiconductor device including heterojunction field effect transistor and Schottky barrier diode
CN109155338B (en) Electric field shielding in silicon carbide Metal Oxide Semiconductor (MOS) device cells using body region extensions
KR20200010402A (en) Semiconductor device with multiple unit cell transistors with smooth turn-on behavior and improved linearity
US20200020779A1 (en) Drain and/or gate interconnect and finger structure
US11652461B2 (en) Transistor level input and output harmonic terminations
TWI643338B (en) Semiconductor device
KR20140012507A (en) High electron mobility transistor and method of manufacturing the same
KR102163725B1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US9184251B2 (en) Semiconductor device
KR102456658B1 (en) Gallium nitride-based semiconductor device with excessive source fingers for enhancing thermal characteristic
KR101977277B1 (en) Power semiconductor device
KR20240070819A (en) Semiconductor devices including multiple power combining amplifiers having selectable input-output ports
KR20220006402A (en) High electron mobility transistor

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right