一种半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制造方法，该半导体器件包括：半导体层；位于半导体层之上的源极和漏极，以及位于半导体层之上，且位于源极和漏极之间的栅极；半导体层的下方和/或之内设置有导热和/或耐压层。本发明专利技术实施例提供的半导体器件及其制造方法，通过在半导体层的下方和/或之内设置导热和/或耐压层，利用导热层或者导热和耐压层将热量聚集区(源极外边缘和漏极外边缘之间的区域)聚集的热量有效、均匀、及时地散发出去，使得半导体器件内部的温度分布较均匀，能够进一步提高半导体器件的耐压性；通过耐压层或者导热和耐压层提高半导体器件的耐压性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，尤其涉及。
技术介绍
宽禁带化合物半导体材料氮化镓和碳化硅由于具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、导热性能好等特点，在高频、高温、大功率等半导体器件领域显示出极大的潜力，尤其是氮化镓高电子迀移率器件更以其优越的性能和巨大的发展潜力而备受全世界众多研究者的关注。由于宽禁带化合物(氮化镓和碳化硅)半导体器件的功率密度非常高，因此其热密度也很高，导致器件在工作过程中产生的热量非常大，如果这些热量不能及时散发出去，就会造成器件内部温度较高，影响器件的稳定性和可靠性，同时限制了器件输出功率的进一步提升O为了将半导体器件的热量散发出去，人们一般采用以下方法:一是增大半导体器件的尺寸，即通过拉大整个半导体器件的宽度来增加散热面积，改善散热。但，此种方法会造成整个半导体器件的宽度增大，使得半导体器件的宽长比会很大，从而导致后续工艺难度增大(如切割和封装等)、成品率下降、性能降低(栅电阻增大或射频信号相位不同步)等问题，并且此种办法还是不能将半导体器件中心区域的热量及时散发出来，半导体器件的中心温度仍然较高，而边缘温度较低，导致温度分布仍然不均匀。二是使用导热率更高的衬底材料，比如将原有的碳化硅衬底磨掉，采用化学气相沉积、溅射或键合等方法在外延层背面形成金刚石膜或类钻碳。此种方法虽然在一定程度上解决了上述问题，但是增加了工艺复杂度和成本。三是改善封装散热，如优化封装工艺，使用散热效果更好的管壳结构等。此种方法不能将器件内部的温度有效、均匀、及时地通过管壳散发出去，半导体器件内部温度分布仍然不均匀，器件内部温度的升高会导致器件的耐压能力降低。另外，由于氮化镓和碳化硅的优异性能，使其很适宜制作高压大功率器件，但是现有器件的高压大功率特性并未被充分发挥。比如:硅衬底上的氮化镓高压器件，由于硅材料本身具有导电性且击穿电场比较小，在外加高电压条件下，硅衬底相当于低阻区，不能有效阻止器件漏电；当外加电压足够高，达到硅的临界击穿电场时硅衬底首先击穿，继而引起外延层纵向击穿，使得硅衬底氮化物高压器件的击穿基本上都是通过硅衬底的纵向击穿，尤其是当硅衬底接地时击穿电压相比未接地时要减少一半，严重影响其性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出，该半导体器件及其制造方法能够解决现有技术中的半导体器件内部的热量无法散发出去和耐压较低的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案:第一方面，本专利技术公开了一种半导体器件，包括:半导体层；位于所述半导体层之上的源极和漏极，以及位于所述半导体层之上，且位于所述源极和所述漏极之间的栅极；所述半导体层的下方和/或之内设置有导热和/或耐压层。进一步地，所述导热和/或耐压层位于所述源级下方、所述漏极下方或者所述源极和所述漏极之间。进一步地，所述导热和/或耐压层位于所述栅极下方、所述漏极下方或者所述栅极和所述漏极之间。进一步地，所述半导体器件还包括:位于所述半导体层下方的衬底；位于所述衬底之内或者延伸至所述半导体层下表面或所述半导体层之内的至少一个背孔，所述背孔的侧壁或之内填充有所述导热和/或耐压层。进一步地，每个所述背孔侧壁或之内填充的导热和/或耐压层的材料为一种或至少两种材料的组合，或者部分所述背孔侧壁或之内填充的导热和/或耐压层的材料不同。进一步地，所述导热和/或耐压层的下表面高于或等于或低于所述衬底的下表面或者延伸至所述衬底下表面的部分区域。进一步地，所述导热和/或耐压层包括至少两层导热和/或耐压子层，每层所述导热和/或耐压子层的材料相同或不同，或者部分所述导热和/或耐压子层的材料不同。进一步地，所述背孔的截面形状为方形、梯形、弧形或倒U形中的任一种或至少两种的组合。进一步地，所述导热和/或耐压层的材料为金属、半导体材料或绝缘材料中的任一种或至少两种的组合。进一步地，所述导热层的材料为铜、金、银、金刚石、石墨、石墨稀、碳化娃、碳纳米管或氮化铝中的任一种或至少两种的组合；所述耐压层的材料为氮化物、氧化物、金刚石、石墨、石墨烯、碳化硅、碳纳米管、多晶硅或化合物半导体材料中的任一种或至少两种的组入口 ο进一步地，所述半导体层包括自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层。进一步地，所述沟道层为碳化硅材料。进一步地，所述半导体层还包括位于所述沟道层之上的势皇层，所述势皇层和所述沟道层形成异质结结构，异质结界面处形成有二维电子气。第二方面，本专利技术公开了一种半导体器件的制造方法，包括:提供半导体层；在所述半导体层之上形成源极和漏极，以及在所述半导体层之上，且位于所述源极和所述漏极之间形成栅极；在所述半导体层的下方和/或之内形成导热和/或耐压层。进一步地，所述提供半导体层之前，所述方法还包括:提供衬底；在所述衬底之上形成半导体层，在所述半导体层的下方和/或之内形成导热和/或耐压层包括:在所述衬底之内形成至少一个背孔，所述背孔位于所述衬底之内或者延伸至所述半导体层下表面或所述半导体层之内；在所述背孔的侧壁或之内形成导热和/或耐压层。进一步地，所述在所述背孔的侧壁或之内形成导热和/或耐压层的方法为金属有机化合物化学气相沉淀、分子束外延、氢化物气相外延、化学气相沉积、蒸发、溅射或电镀中的任一种或至少两种的组合。本专利技术实施例提供的半导体器件及其制造方法，通过在半导体层的下方和/或之内设置导热和/或耐压层，利用导热层或者导热和耐压层将源极外边缘和漏极外边缘之间的区域形成的热量聚集区聚集的热量有效、均匀、及时地散发出去，使得半导体器件内部的温度分布较均匀，能够进一步提高半导体器件的耐压性，即半导体器件的击穿电压；通过耐压层或者导热和耐压层提高半导体器件的耐压性。【附图说明】为了更加清楚地说明本专利技术示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本专利技术所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的半导体器件的剖面图。图2是本专利技术实施例二提供的一种氮化镓半导体器件的剖面图。图3是本专利技术实施例三提供的半导体器件的剖面图。图4是本专利技术实施例四提供的半导体器件的剖面图。图5是本专利技术实施例五提供的半导体器件的剖面图。图6是本专利技术实施例六提供的半导体器件的剖面图。图7是本专利技术实施例七提供的半导体器件的剖面图。图8是本专利技术实施例八提供的半导体器件的剖面图。图9是本专利技术实施例九提供的半导体器件的剖面图。图10是本专利技术实施例十提供的半导体器件的剖面图。图11是本专利技术实施例十一提供的半导体器件的剖面图。图12是本专利技术实施例十二提供的半导体器件的剖面图。图13是本专利技术实施例十三提供的半导体器件的剖面图。图14是本专利技术实施例十四提供的半导体器件的剖面图。图15是本专利技术实施例十五提供的半导体器件的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于，包括：半导体层；位于所述半导体层上的源极和漏极，以及位于所述半导体层上，且位于所述源极和所述漏极之间的栅极；所述半导体层的下方和/或之内设置有导热和/或耐压层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：裴风丽，裴轶，张乃千，
申请(专利权)人：苏州能讯高能半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32