半導體裝置及其制造方法
【專利說明】半導體裝置及其制造方法
[0001]相關申請
[0002]本申請主張以日本專利申請2014 — 49252號(申請日:2014年3月12日)為基礎申請的優(yōu)先權。本申請通過參照該基礎申請而包含基礎申請的全部內容。
技術領域
[0003]本發(fā)明的實施方式涉及半導體裝置及其制造方法。
【背景技術】
[0004]氮化物半導體裝置由于氮化物半導體的材料特性優(yōu)越，因此作為能夠兼顧晶體管的耐壓的提高和導通電阻的降低的半導體裝置而受到期待。例如，具有GaN(氮化鎵)層與AlGaN(氮化鋁鎵)層的異質界面的場效應型晶體管受到關注。但是，在將設置于氮化物半導體裝置的氮化物半導體層的柵極電極、源極電極、以及漏極電極分別通過接合線(bonding wire)與氮化物半導體裝置的封裝的柵極端子、源極端子、以及漏極端子電連接的情況下，由于接合線較細，因此存在難以向氮化物半導體裝置供給大電流或高電壓、或者氮化物半導體裝置的熱難以從接合線釋放這樣的問題。此外，當?shù)锇雽w裝置的半導體芯片內的基板的電位變?yōu)楦≈脿顟B(tài)時，存在因基板與氮化物半導體層之間的晶格不匹配而產(chǎn)生半導體芯片的塌陷(collapse)這樣的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種能夠實現(xiàn)電極的連接部分的電傳導性或熱傳導性的提高的半導體裝置及其制造方法。
[0006]根據(jù)一實施方式，半導體裝置具備半導體芯片，該半導體芯片具有氮化物半導體層、以及設置于上述氮化物半導體層的控制電極、第一主電極和第二主電極。進而，上述裝置具備支撐體，該支撐體具有基板、以及設置于上述基板的控制端子、第一主端子和第二主端子。進而，上述半導體芯片的上述控制電極、上述第一主電極以及上述第二主電極與上述支撐體相對置地設置于上述支撐體。進而，上述半導體芯片的上述控制電極、上述第一主電極以及上述第二主電極分別與上述支撐體的上述控制端子、上述第一主端子以及上述第二主端子電連接。
【附圖說明】
[0007]圖1是表示第一實施方式的半導體裝置的構造的剖面圖。
[0008]圖2是表示第一實施方式的半導體裝置的構造的平面圖。
[0009]圖3A?圖4C是表示第一實施方式的半導體裝置的制造方法的剖面圖。
【具體實施方式】
[0010]以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
[0011](第一實施方式)
[0012](I)第一實施方式的半導體裝置的構造
[0013]圖1是表示第一實施方式的半導體裝置的構造的剖面圖。圖1的半導體裝置是氮化物半導體裝置，具備半導體芯片I和支撐體2。
[0014]半導體芯片I具備:作為基板的例子的半導體基板11、氮化物半導體層12、柵極絕緣膜13、作為控制電極的例子的柵極電極14、作為第一以及第二主電極的例子的源極電極15以及漏極電極16、和作為I個以上的電極的例子的柱(host)電極17。
[0015]支撐體2具備:作為基板的例子的支撐基板21、作為控制端子的例子的柵極端子
22、作為第一以及第二主端子的例子的源極端子23以及漏極端子24、和焊料25、26、27。
[0016]半導體基板11例如是Si (娃)基板。半導體基板11具有第一面S1、和第一面S1的相反側的第二面S2。支撐基板21是例如AlN(氮化鋁)基板等的絕緣基板。支撐基板21具有第一面S3、和第一面S3的相反側的第二面s4。
[0017]圖1示出與半導體基板11以及支撐基板21平行且相互垂直的X方向以及Y方向、以及與半導體基板11以及支撐基板21垂直的Z方向。在本說明書中，將+Z方向取為上方向，將一 Z方向取為下方向。例如，半導體基板11和支撐基板21的位置關系表現(xiàn)為，支撐基板21位于半導體基板11的下方。
[0018]氮化物半導體層12形成于半導體基板11的第一面Sp氮化物半導體層12是含有氮的半導體層。氮化物半導體層12例如是包括緩沖層、電子轉移層、以及電子供給層在內的層疊膜。緩沖層的例子是包括AlN層、AlGaN層、以及GaN層在內的層疊膜。電子轉移層的例子是GaN層。電子供給層的例子是AlGaN層。
[0019]柵極電極14、源極電極15、以及漏極電極16經(jīng)由氮化物半導體層12而形成于半導體基板11的第一面Si。具體來說，柵極電極14隔著柵極絕緣膜13而面向氮化物半導體層12，源極電極15和漏極電極16與氮化物半導體層12相接觸。柵極絕緣膜13的例子是硅氧化膜。柵極電極14、源極電極15、以及漏極電極16的例子是包括Ni(鎳)層和Au(金)層在內的層疊膜。
[0020]柱電極17形成于半導體基板11的第一面S1,將源極電極15與半導體基板11電連接。本實施方式的柱電極17使半導體基板11的電位成為與源極電極15的電位(固定電位)同電位，因而具有防止半導體基板11的電位成為浮置狀態(tài)的功能。由此，根據(jù)本實施方式，能夠抑制因半導體基板11的Si與氮化物半導體層12的GaN之間的晶格不匹配引起的半導體芯片I的塌陷的發(fā)生。柱電極17的例子是通過鍍覆法形成的金屬層。柱電極17與半導體基板11的連接可以是歐姆連接，也可以是非歐姆連接。
[0021]柵極端子22、源極端子23、以及漏極端子24形成于支撐基板21。柵極端子22、源極端子23、以及漏極端子24各自包括第一導電層(例如Cu(銅)層)22a、23a、24a、第二導電層(例如Ni(鎳)層)221^、2313、2413、和第三導電層(例如Au(金)層)22c、23c、24c。
[0022]柵極端子22、源極端子23、以及漏極端子24各自包括形成于支撐基板21的第一面S3上的第一部分、形成于支撐基板21的第二面S4上的第二部分、和將第一部分與第二部分電連接的第三部分。這樣的柵極端子22、源極端子23、以及漏極端子24例如能夠通過形成將支撐基板21貫通的多個孔并在這些孔的內部形成柵極端子22、源極端子23、以及漏極端子24而形成。
[0023]柵極端子22、源極端子23、以及漏極端子24作為本實施方式的半導體裝置的外部連接端子而被使用。例如，在希望將本實施方式的半導體裝置的柵極電極14與外部裝置電連接的情況下，將支撐基板21的第二面S4側的柵極端子22與外部裝置的端子電連接。
[0024]半導體芯片I的柵極電極14、源極電極15、以及漏極電極16與支撐體2相對置地設置于支撐體2。g卩，半導體芯片I以半導體基板n的第一面S1與支撐基板21的第一面S3相互對置的狀態(tài)被設置于支撐體2。這樣，本實施方式的半導體芯片I以面朝下(facedown)的狀態(tài)被設置于支撐體2。
[0025]半導體芯片I與支撐體2通過焊料25?27被接合。具體來說，柵極電極14通過焊料25被接合于柵極端子22。源極電極15通過焊料26被接合于源極端子23。漏極電極16通過焊料27被接合于漏極端子24。結果，半導體芯片I的柵極電極14、源極電極15、以及漏極電極16分別與支撐體2的柵極端子22、源極端子23、以及漏極端子24電連接。焊料25?27的材料的例子是SnAgCu。
[0026]另外，通過在支撐體2形成焊料25?27并利用焊料25?27將半導體芯片I接合到支撐體2，從而本實施方式的半導體芯片I被安裝到支撐體2。但是，本實施方式的半導體芯片I也可以通過其他的方法來安裝到支撐體2。
[0027]圖2是表示第一實施方式的半導體裝置的構造的平面圖。圖2僅圖示了第一實施方式的半導體芯片I的柵極電極14、源極電極15、漏極電極16、以及柱電極17，其他的構成要素的圖示省略。
[0028]柵極電極14、源極電極15、以及漏極電極16具有在Y方向上延伸的帶狀的形狀。Y方向是第一方向的例子。柵極電極14被配置在源極電極15與漏極電極16之間。