[发明专利]一种半导体器件有效

专利信息
申请号: 201710213951.0 申请日: 2017-04-01
公开(公告)号: CN106910724B 公开(公告)日: 2020-06-05
发明(设计)人: 裴轶;周梦杰 申请(专利权)人: 苏州捷芯威半导体有限公司
主分类号: H01L23/36 分类号: H01L23/36;H01L29/20
代理公司: 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人: 张海英;林波
地址: 215123 江苏省苏州市工业*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 半导体器件
【说明书】:

发明实施例公开了一种半导体器件,该半导体器件包括:衬底;位于衬底上的多层半导体层,在多层半导体上设置有有源区和位于有源区外部的无源区;位于有源区内的栅极、源极和漏极;以及覆盖有源区的至少一部分并且包括散热材料的散热层。在本发明中,半导体器件中设置了覆盖有源区的至少一部分的散热层,散热层的设置可在平面方向上增加半导体器件的导热途径,加快热量从半导体器件内部的热源处向半导体器件外部的传导,改善半导体器件的散热效果,降低半导体器件内部的温度,使半导体器件内部热场分布更加均匀,提高半导体器件的可靠性。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术,尤其涉及一种半导体器件。

背景技术

氮化镓GaN半导体器件具有禁带宽度大、电子迁移率高、击穿场强高、耐高温等显著优点,与第一代半导体硅和第二代半导体砷化镓相比,更适合制作高温、高压、高频和大功率的电子器件,具有广阔的应用前景。

GaN半导体器件通常工作在大功率和大电流的环境下,其工作条件会使GaN半导体器件的有源区内产生较高热量,进而导致器件结构的温度升高,而温度升高会导致GaN半导体器件的性能退化甚至失效,因此GaN半导体器件通常需要考虑散热问题。现有的GaN半导体器件主要通过以下途径进行散热:有源区的热量扩散到器件衬底并通过器件衬底纵向传给导热性能良好的基座;热量经由器件的金属电极连线和半导体材料向有源区外部横向传递;以及通过GaN半导体器件的上表面的空气对GaN半导体器件所产生的热量进行散热。

然而,GaN半导体器件封装后导致器件在壳体内空气流动性差,则通过空气散热的效果较差。金属电极连线与GaN半导体器件的接触面积较小,不能有效散热。因此现有的GaN半导体器件的散热性能受限。

发明内容

本发明实施例提供一种半导体器件,以解决现有技术中半导体器件散热差的问题。

本发明实施例提供了一种半导体器件,该半导体器件包括:衬底;位于衬底上的多层半导体层,在多层半导体上设置有有源区和位于有源区外部的无源区;位于有源区内的栅极、源极和漏极;以及覆盖有源区的至少一部分并且包括散热材料的散热层。

散热层可以覆盖栅极,并且可以进一步覆盖源极和漏极。

散热层可以覆盖整个有源区,并且可以进一步延伸到无源区。

散热材料可以包括氮化硼。例如,散热层可以为单层氮化硼、双层氮化硼、多层氮化硼和氮化硼纳米片中的任意一种。

半导体器件还可以包括:位于多层半导体层面对散热层的一侧上的第一介质层,第一介质层至少形成在栅极和源极之间、以及栅极和漏极之间的多层半导体层上。第一介质层可以进一步延伸至无源区。

半导体器件还可以包括:位于第一介质层和散热层之间并覆盖栅极的第二介质层,或者位于散热层的背离第一介质层的一侧上的第二介质层。

半导体器件还可以包括:位于源极背离散热层的一层并且贯穿多层半导体层和衬底并在其中填充有散热材料的第一通孔。在第一通孔中填充的散热材料可以包括氮化硼。

半导体器件还可以包括:位于衬底的背离多层半导体层的一侧上的背面金属层。第一通孔可以贯穿背面金属层,背面金属层可以覆盖第一通孔的通孔壁。

半导体器件还可以包括:位于无源区内并与源极电连接的源极焊盘;以及位于源极焊盘背离散热层一侧且贯穿多层半导体层和衬底并在其中填充有散热材料的第二通孔。在第二通孔中填充的散热材料可以包括氮化硼。

多层半导体层可以包括:位于衬底上的缓冲层;以及位于缓冲层上的势垒层,其中势垒层和缓冲层形成异质结结构,源极、漏极和栅极均位于势垒层的表面上。

半导体器件还可以包括位于衬底和缓冲层之间的成核层和/或位于势垒层的背离衬底的一侧上的帽层。

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