多通道多电极异质结构场效应晶体管的制作方法

本发明在整体上涉及一种半导体装置及其制造方法，特别涉及一种多通道功率高电子迁移率晶体管(hemt)。

背景技术：

1、最近，例如gan和sic等宽能隙半导体因其材料特性优于硅而被广泛使用，功率半导体装置(power semiconductor device)包括高电子迁移率晶体管(high electronmobility transistor，hemt)装置、绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolartransistor，igbt)装置和金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductorfield effect transistor，mosfet)装置。与小讯号装置相比，功率装置必须承受更大的电压和电流幅度，才能提供高输出功率。

2、虽然在功率半导体装置中使用宽能隙半导体材料提高了输出功率并提升了耐热性，但随着对功率半导体装置性能的要求越来越高，目前的功率半导体装置被认为已经达到了极限。目前功率半导体装置所产生的载流子电流仍然远低于宽能隙半导体材料应有的前景。此外，现有的功率半导体装置所产生的热量会积累在主动区，大大影响功率半导体装置的运作和寿命。

3、综上所述，现有的功率半导体装置的制造方法仍存在较大的问题。因此，本发明提供一种多通道多电极异质结构场效应晶体管，以解决现有技术的不足，提升工业实用性。

技术实现思路

1、鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种多通道多电极异质结构场效应晶体管，其能够通过更靠近(转移)基板的通道产生更大的载流子电流，并提供形成于基板中的热通路。以散热从主动区产生的热量。

2、根据本发明的一个目的，提供了一种多通道多电极异质结构场效应晶体管，其包括：

3、一导热基板，该导热基板为内嵌有多个通孔的一半导体晶圆，该多个通孔填充有一导热材料；

4、一成核层，设置在该导热基板上；

5、一缓冲层，设置在该成核层上；

6、一超晶格堆叠体，设置在该缓冲层上，其中该超晶格堆叠体包括一第一超晶格堆叠层和一第二超晶格堆叠层，该第二超晶格堆叠层附接在该第一超晶格堆叠层上，该第一超晶格堆叠层被配置为在不同深度形成一二维电子气(2deg)载流子传输，以产生第一电流通道组，该第二超晶格堆叠层被配置成形成一二维电洞气(2dhg)载流子，以产生一第二电流通道组；

7、一场效应晶体管，电性连接到该超晶格堆叠体；以及

8、一覆盖层，设置在该超晶格堆叠体上。

9、优选地，该填充在该导热基板中内嵌的该多个通孔中的一金属材料为auti合金、ausn合金或auni合金。

10、优选地，该导热基板的该半导体晶圆为sic、si、gan或al2o3。

11、优选地，该超晶格堆叠体进一步包括一氮化铝(aln)间隔层。

12、优选地，该第一超晶格堆叠层包括多个alxiga(1-xi)n/gan超晶格层对组，其中i为表示第i层的一整数，xi为0.3≤xi<1的一摩尔分数。

13、优选地，该第二超晶格堆叠层包括多个inzkga(1-zk)n/gan超晶格层对组，其中k为表示第k层的一整数，zk为0.3≤zk<1的一摩尔分数。

14、优选地，该超晶格堆叠体进一步包括设置在该第一超晶格堆叠层和该第二超晶格堆叠层之间的一第三超晶格堆叠层。

15、优选地，该第三超晶格堆叠层包括多个alyjga(1-yj)n/gan超晶格层对组，其中j为表示第j层的一整数，yj为0.3≤yj<1的一摩尔分数。

16、优选地，xi大于yj。

17、优选地，该场效应晶体管包括一源极、一漏极和一栅极，其中该源极、该漏极和该栅极穿过该超晶格堆叠体的至少一部分，该栅极的一深度为大于或等于该第二超晶格堆叠层的厚度，且小于或等于该第一超晶格堆叠层、该第二超晶格堆叠层及该第三超晶格堆叠层的厚度之和。

18、根据本发明的另一个目的，提供了一种多通道多电极异质结构场效应晶体管，其包括：

19、一导热转移基板，其中该导热转移基板为内嵌有多个通孔的一半导体晶圆，该多个通孔填充有一导热材料；

20、一金属中间层，设置在该导热转移基板上，用于黏合该导热转移基板；

21、一覆盖层，设置在该金属中间层上；

22、一超晶格堆叠体，设置在该覆盖层上，其中超晶格堆叠层包括一第一超晶格堆叠层和一第二超晶格堆叠层，该第二超晶格堆叠层附接在该第一超晶格堆叠层上，该第一超晶格堆叠层被配置为在不同深度形成一二维电子气(2deg)载流子传输，以产生第一电流通道组，该第二超晶格堆叠层被配置成形成一二维电洞气体(2dhg)载流子，以产生第二电流通道组；

23、一场效应晶体管，电性连接到该超晶格堆叠体；以及

24、一缓冲层，设置在该场效应晶体管上。

25、优选地，该填充在该导热转移基板的内嵌的该多个通孔中的一金属材料为auti合金、ausn合金或auni合金。

26、优选地，该导热转移基板的该半导体晶圆是sic、si、gaas、gap或gan。

27、优选地，该金属中间层为auti合金、ausn合金或auni合金。

28、优选地，该第一超晶格堆叠层包括多个alxiga(1-xi)n/gan超晶格层对组，其中i为表示第i层的一整数，xi为0.3≤xi<1的一摩尔分数。

29、优选地，该第二超晶格堆叠层包括多个inzkga(1-zk)n/gan超晶格层对组，其中k为表示第k层的一整数，zk为0.3≤zk<1的一摩尔分数。

30、优选地，该超晶格堆叠体进一步包括设置在该第一超晶格堆叠层和该第二超晶格堆叠层之间的一第三超晶格堆叠层。

31、优选地，该第三超晶格堆叠层包括多个alyjga(1-yj)n/gan超晶格层对组，其中j为表示第j层的一整数，yj为0.3≤yj<1的一摩尔分数。

32、优选地，xi大于yj。

33、优选地，该场效应晶体管包括一源极、一漏极和一栅极，其中该源极、该漏极和该栅极穿过该超晶格堆叠体的至少一部分，该栅极的一深度为大于或等于该第二超晶格堆叠层的厚度，且小于或等于该第一超晶格堆叠层、该第二超晶格堆叠层及该第三超晶格堆叠层的厚度之和。

34、综上所述，本发明的有益效果如下：多通道多电极异质结构场效应晶体管具有一超晶格堆叠体，该超晶格堆叠体包括一第一超晶格堆叠层和一第二超晶格堆叠层和/或一第三超晶格堆叠层贴附在其上。2deg随着该第二超晶格堆叠层和/或该第三超晶格堆叠层的alxiga(1-xi)n/gan和alyjga(1-yj)n/gan中的铝(al)的摩尔分数xi和/或yj增加而增加。铝(al)的摩尔分数x随着alxiga(1-xi)n/gan和alyjga(1-yj)n/gan的xi和/或yj越靠近导热基板而增加。

35、此外，嵌入在导热基板中的多个通孔的金属材料形成了将热量从该多通道多电极异质结构场效应晶体管的主动区(active region)散热到装置外部的散热片(heat sink)的热路径，而原有的导热性差的基板，例如：al2o3(蓝宝石)可以通过雷射剥离制程去除，并以导热转移基板代替。因此，原有的导热性差的基板，例如：al2o3(蓝宝石)可以被回收来制造另一个多通道多电极异质结构场效应晶体管，金属中间层设置在导热转移基板和高电子迁移率晶体管(hemt)的主动区之间，以获得较优化的热能管理。

36、因此，多通道多电极异质结构场效应晶体管通过更靠近基板(转移基板)的多个通道产生更大的载流子电流，并提供了形成在基板的热路径，以散热主动区所产生的热量。