[发明专利]一种倒装MOSFET器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种倒装MOSFET器件及其制作方法，其中，倒装MOSFET器件包括从上至下依次层设的氧化镓衬底、n型掺杂氧化镓层、n型重掺杂氧化镓层、二氧化硅钝化层、氧化铝介质层、键合层和氮化铝导热层；所述n型重掺杂氧化镓层和所述二氧化硅钝化层之间设有源电极和漏电极，所述氧化铝介质层上设有栅电极；所述氧化镓衬底的自由端面上刻蚀有由微纳结构阵列形成的散热结构，所述微纳结构的横截面尺寸为微米级或纳米级。本发明在氧化镓衬底的表面上刻蚀有微纳结构阵列，提高了散热效率。相比于电子器件散热器，本发明在器件的设计阶段预留散热窗口，在保证大功率器件寿命以及可靠性的前提下，缩短了器件的开发时间，降低了器件的研发成本。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种倒装MOSFET器件及其制作方法。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)作为第三代宽带隙半导体材料，具有超宽带隙(4.9eV)、超高耐击穿电场强度(8MV/cm)、超高Baliga优值因子(3444)的优势。氧化镓的Baliga优值分别是GaN和SiC的四倍和十倍，为功率器件的发展提供了更广阔的视野。然而氧化镓的热导率极低，它的热导率约为GaN、SiC等材料的1/10，极易导致氧化镓基高温、高频、大功率等电子器件的局部温度过高，从而诱发器件可靠性变差、输出功率下降等问题。因此，散热问题成为制约氧化镓功率器件发展的关键瓶颈。

针对氧化镓基MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)器件的散热问题，现有技术一般通过以下两种方式解决：1、在氧化镓材料上异质外延生长或者键合具有优异热导率的材料，以此提高导热效率；然而，外延和键合需要的高温环境会引入残余应力，导致材料层裂、曲边，严重影响器件性能。2、在后端封装阶段利用散热模组进行散热，如：导热硅脂、导热硅胶片、风扇等；而在后端封装阶段再考虑器件的散热问题，会延长开发时间，提高器件的研发成本。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种倒装MOSFET器件及其制作方法。

为达到其目的，本发明所采用的技术方案为：

一种倒装MOSFET器件，其包括从上至下依次层设的氧化镓衬底、n型掺杂氧化镓层、n型重掺杂氧化镓层、二氧化硅钝化层、氧化铝介质层、键合层和氮化铝导热层；所述n型重掺杂氧化镓层和所述二氧化硅钝化层之间设有源电极和漏电极，所述氧化铝介质层上设有栅电极；所述氧化镓衬底的自由端面上刻蚀有由微纳结构阵列形成的散热结构，所述微纳结构的横截面尺寸为微米级或纳米级。

作为优选，所述微纳结构的高度为500nm～10μm，长度为1μm～100μm，横截面的底边长度为200nm～5μm，相邻的所述微纳结构之间的间距为200nm～10μm。研究发现，微纳结构尺寸小于辐射波长是保证高效率散热效果的基础。热辐射中的波长范围在8μm～13μm红外波，对大气辐射效率较高，散热效果好。上述微纳结构尺寸小于该波段波长，因此可以保证高效率散热效果。

作为优选，所述微纳结构的横截面为上窄下宽的几何形状，如：梯形、三角形等。

作为优选，所述微纳结构采用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺制成。

所述干法刻蚀工艺采用的气体包括Cl₂、BCl₃、SF₆、Ar、CF₄/O₂混合气体中的一种或多种的组合。

在一些实施方式中，所述湿法刻蚀工艺采用的酸为HF酸，酸液的温度为室温～200℃。

作为优选，所述源电极、漏电极和栅电极的材料为Al、Ti、Pd、Pt、Au中的一种。

本发明还提供了一种所述倒装MOSFET器件的制作方法，其包括如下步骤：