一种倒装MOSFET器件及其制作方法.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CN112382664A(43)申请公布日2021.02.19(21)申请号202011207956.0H01L23/367(2006.01)(22)申请日2020.11.03(71)申请人广东省科学院半导体研究所地址510000广东省广州市天河区长兴路363号(72)发明人董斌陈博谦陈志涛刘珠明刘宁炀曾昭烩李祈昕(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202代理人颜希文朱燕华(51)Int.Cl.H01L29/78(2006.01)H01L21/336(2006.01)H01L29/24(2006.01)H01L23/373(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种倒装MOSFET器件及其制作方法(57)摘要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。CN112382664ACN112382664A权利要求书1/1页1.一种倒装MOSFET器件，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的倒装MOSFET器件，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的倒装MOSFET器件，其特征在于，所述微纳结构的横截面为上窄下宽的几何形状。4.如权利要求1所述的倒装MOSFET器件，其特征在于，所述微纳结构采用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺制成。5.如权利要求1所述的倒装MOSFET器件，其特征在于，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。6.一种如权利要求1～5任一项所述的倒装MOSFET器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制作氧化镓基MOSFET器件：a：利用化学气相沉积法在氧化镓衬底上依次沉积n型掺杂氧化镓层和n型重掺杂氧化镓层；b：利用电子束蒸发设置源电极和漏电极；c：然后利用ICP工艺刻蚀沟道，利用化学气相沉积法沉积二氧化硅钝化层和氧化铝介质层；d：利用电子束蒸发设置栅电极，制得所述氧化镓基MOSFET器件；(2)制作散热结构：利用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺在氧化镓基MOSFET器件的氧化镓衬底的自由端面上刻蚀微纳结构阵列；(3)将所述氧化镓基MOSFET器件倒装焊接于氮化铝载体上，制得所述倒装MOSFET器件；氮化铝载体由键合层和氮化铝导热层组成。2CN112382664A说明书1/3页一种倒装MOSFET器件及其制作方法技术领域[0001]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[0002]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。[0003]针对氧化镓基MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)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