半导体装置及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113939918A(43)申请公布日2022.01.14(21)申请号201980097305.X(51)Int.Cl.(22)申请日2019.06.18H01L29/80(2006.01)H01L21/20(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日2021.12.09(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2019/0241172019.06.18(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/255259JA2020.12.24(71)申请人三菱电机株式会社地址日本东京(72)发明人吉嗣晃治仲村惠右柳生荣治(74)专利代理机构中国贸促会专利商标事务所有限公司11038代理人李今子权利要求书2页说明书14页附图32页(54)发明名称半导体装置及其制造方法(57)摘要本发明的目的在于提供具有高的散热性能的半导体装置。半导体装置(1001)具备：金刚石基板(23)，在上表面(109)形成有凹部(17)；氮化物半导体层(2、3)，形成于金刚石基板(23)的上表面(109)的凹部(17)的内部；以及电极(101、102、106)，形成于氮化物半导体层(2、3)上，氮化物半导体层(2、3)和电极(101、102、106)构成场效应晶体管，在金刚石基板(23)形成在厚度方向上贯通金刚石基板(23)而使源极电极(101)露出的源极通道孔(501)，该半导体装置还具备覆盖源极通道孔(501)的内壁和金刚石基板(23)的下表面的通道金属(502)。CN113939918ACN113939918A权利要求书1/2页1.一种半导体装置，具备：金刚石基板，在上表面形成有凹部；氮化物半导体层，形成于所述金刚石基板的上表面的所述凹部的内部；以及电极，形成于所述氮化物半导体层上，所述氮化物半导体层和所述电极构成场效应晶体管，所述电极包括源极电极，在所述金刚石基板形成在厚度方向上贯通所述金刚石基板而使所述源极电极露出的源极通道孔，所述半导体装置还具备覆盖所述源极通道孔的内壁和所述金刚石基板的下表面的通道金属。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述凹部的整个周围在俯视时被从所述凹部的底面向所述凹部的高度方向突出的所述金刚石基板的凸部包围。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述金刚石基板的上表面和所述氮化物半导体层的上表面位于同一平面上。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的半导体装置，其中，所述金刚石基板具有比所述氮化物半导体层高的电阻率。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的半导体装置，其中，还具备形成于所述金刚石基板与所述氮化物半导体层之间的夹层。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的半导体装置，其中，所述源极通道孔的内部用金刚石填充。7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的半导体装置，其中，所述场效应晶体管是多指型场效应晶体管。8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述凹部在所述金刚石基板的上表面形成多个，所述电极包括源极电极和漏极电极，在相邻的2个所述凹部之间有从所述凹部的底面向所述凹部的高度方向突出的所述金刚石基板的部分即凸部，所述源极电极或者所述漏极电极位于所述凸部上。9.一种半导体装置的制造方法，在半导体基板上形成氮化物半导体层，对所述氮化物半导体层的作为与所述半导体基板相反的一侧的主面的第1主面接合支撑基板，在接合所述支撑基板后，形成在厚度方向上贯通所述半导体基板和所述氮化物半导体层的贯通槽，在形成所述贯通槽后，去除所述半导体基板，在所述贯通槽的内部的一部分形成第1金属，在所述氮化物半导体层的作为与所述第1主面相反的一侧的主面的第2主面和所述贯通槽的内部的未形成所述第1金属的区域形成金刚石层，2CN113939918A权利要求书2/2页在形成所述金刚石层后，使所述支撑基板从所述氮化物半导体层的第1主面脱离，在所述支撑基板脱离后，在所述氮化物半导体层的第1主面形成场效应晶体管的电极，使所述场效应晶体管的源极电极与所述第1金属电接触，形成与所述第1金属和所述金刚石层的表面接触的第2金属。10.根据权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述半导体基板的去除与所述第1金属的形成之间，在所述氮化物半导体层的第2主面形成夹层。11.一种半导体装置的制造方法，准备金刚石独立基板，在所述金刚石独立基板的上表面形成凹部，使氮化物半导体层在所述凹部的内部外延生长，在所述氮化物半导体层的上表面形成场效应晶体管的电极层。12.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述场效应晶体管的源极焊盘的正下方的所述金刚石独立基板的区域形成在厚度方向上贯通所述金刚石基板的源极通道孔，在所述源极通道孔的内壁形成通道金属。13.根据权利要求11