半导体装置及其制造方法
【专利说明】半导体装置及其制造方法
[0001]相关申请
[0002]本申请主张以日本专利申请2014 — 49252号(申请日:2014年3月12日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
[0003]本发明的实施方式涉及半导体装置及其制造方法。
【背景技术】
[0004]氮化物半导体装置由于氮化物半导体的材料特性优越，因此作为能够兼顾晶体管的耐压的提高和导通电阻的降低的半导体装置而受到期待。例如，具有GaN(氮化镓)层与AlGaN(氮化铝镓)层的异质界面的场效应型晶体管受到关注。但是，在将设置于氮化物半导体装置的氮化物半导体层的栅极电极、源极电极、以及漏极电极分别通过接合线(bonding wire)与氮化物半导体装置的封装的栅极端子、源极端子、以及漏极端子电连接的情况下，由于接合线较细，因此存在难以向氮化物半导体装置供给大电流或高电压、或者氮化物半导体装置的热难以从接合线释放这样的问题。此外，当氮化物半导体装置的半导体芯片内的基板的电位变为浮置状态时，存在因基板与氮化物半导体层之间的晶格不匹配而产生半导体芯片的塌陷(collapse)这样的问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种能够实现电极的连接部分的电传导性或热传导性的提高的半导体装置及其制造方法。
[0006]根据一实施方式，半导体装置具备半导体芯片，该半导体芯片具有氮化物半导体层、以及设置于上述氮化物半导体层的控制电极、第一主电极和第二主电极。进而，上述装置具备支撑体，该支撑体具有基板、以及设置于上述基板的控制端子、第一主端子和第二主端子。进而，上述半导体芯片的上述控制电极、上述第一主电极以及上述第二主电极与上述支撑体相对置地设置于上述支撑体。进而，上述半导体芯片的上述控制电极、上述第一主电极以及上述第二主电极分别与上述支撑体的上述控制端子、上述第一主端子以及上述第二主端子电连接。
【附图说明】
[0007]图1是表示第一实施方式的半导体装置的构造的剖面图。
[0008]图2是表示第一实施方式的半导体装置的构造的平面图。
[0009]图3A?图4C是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖面图。
【具体实施方式】
[0010]以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0011](第一实施方式)
[0012](I)第一实施方式的半导体装置的构造
[0013]图1是表示第一实施方式的半导体装置的构造的剖面图。图1的半导体装置是氮化物半导体装置，具备半导体芯片I和支撑体2。
[0014]半导体芯片I具备:作为基板的例子的半导体基板11、氮化物半导体层12、栅极绝缘膜13、作为控制电极的例子的栅极电极14、作为第一以及第二主电极的例子的源极电极15以及漏极电极16、和作为I个以上的电极的例子的柱(host)电极17。
[0015]支撑体2具备:作为基板的例子的支撑基板21、作为控制端子的例子的栅极端子
22、作为第一以及第二主端子的例子的源极端子23以及漏极端子24、和焊料25、26、27。
[0016]半导体基板11例如是Si (娃)基板。半导体基板11具有第一面S1、和第一面S1的相反侧的第二面S2。支撑基板21是例如AlN(氮化铝)基板等的绝缘基板。支撑基板21具有第一面S3、和第一面S3的相反侧的第二面s4。
[0017]图1示出与半导体基板11以及支撑基板21平行且相互垂直的X方向以及Y方向、以及与半导体基板11以及支撑基板21垂直的Z方向。在本说明书中，将+Z方向取为上方向，将一 Z方向取为下方向。例如，半导体基板11和支撑基板21的位置关系表现为，支撑基板21位于半导体基板11的下方。
[0018]氮化物半导体层12形成于半导体基板11的第一面Sp氮化物半导体层12是含有氮的半导体层。氮化物半导体层12例如是包括缓冲层、电子转移层、以及电子供给层在内的层叠膜。缓冲层的例子是包括AlN层、AlGaN层、以及GaN层在内的层叠膜。电子转移层的例子是GaN层。电子供给层的例子是AlGaN层。
[0019]栅极电极14、源极电极15、以及漏极电极16经由氮化物半导体层12而形成于半导体基板11的第一面Si。具体来说，栅极电极14隔着栅极绝缘膜13而面向氮化物半导体层12，源极电极15和漏极电极16与氮化物半导体层12相接触。栅极绝缘膜13的例子是硅氧化膜。栅极电极14、源极电极15、以及漏极电极16的例子是包括Ni(镍)层和Au(金)层在内的层叠膜。
[0020]柱电极17形成于半导体基板11的第一面S1,将源极电极15与半导体基板11电连接。本实施方式的柱电极17使半导体基板11的电位成为与源极电极15的电位(固定电位)同电位，因而具有防止半导体基板11的电位成为浮置状态的功能。由此，根据本实施方式，能够抑制因半导体基板11的Si与氮化物半导体层12的GaN之间的晶格不匹配引起的半导体芯片I的塌陷的发生。柱电极17的例子是通过镀覆法形成的金属层。柱电极17与半导体基板11的连接可以是欧姆连接，也可以是非欧姆连接。
[0021]栅极端子22、源极端子23、以及漏极端子24形成于支撑基板21。栅极端子22、源极端子23、以及漏极端子24各自包括第一导电层(例如Cu(铜)层)22a、23a、24a、第二导电层(例如Ni(镍)层)221^、2313、2413、和第三导电层(例如Au(金)层)22c、23c、24c。
[0022]栅极端子22、源极端子23、以及漏极端子24各自包括形成于支撑基板21的第一面S3上的第一部分、形成于支撑基板21的第二面S4上的第二部分、和将第一部分与第二部分电连接的第三部分。这样的栅极端子22、源极端子23、以及漏极端子24例如能够通过形成将支撑基板21贯通的多个孔并在这些孔的内部形成栅极端子22、源极端子23、以及漏极端子24而形成。
[0023]栅极端子22、源极端子23、以及漏极端子24作为本实施方式的半导体装置的外部连接端子而被使用。例如，在希望将本实施方式的半导体装置的栅极电极14与外部装置电连接的情况下，将支撑基板21的第二面S4侧的栅极端子22与外部装置的端子电连接。
[0024]半导体芯片I的栅极电极14、源极电极15、以及漏极电极16与支撑体2相对置地设置于支撑体2。g卩，半导体芯片I以半导体基板n的第一面S1与支撑基板21的第一面S3相互对置的状态被设置于支撑体2。这样，本实施方式的半导体芯片I以面朝下(facedown)的状态被设置于支撑体2。
[0025]半导体芯片I与支撑体2通过焊料25?27被接合。具体来说，栅极电极14通过焊料25被接合于栅极端子22。源极电极15通过焊料26被接合于源极端子23。漏极电极16通过焊料27被接合于漏极端子24。结果，半导体芯片I的栅极电极14、源极电极15、以及漏极电极16分别与支撑体2的栅极端子22、源极端子23、以及漏极端子24电连接。焊料25?27的材料的例子是SnAgCu。
[0026]另外，通过在支撑体2形成焊料25?27并利用焊料25?27将半导体芯片I接合到支撑体2，从而本实施方式的半导体芯片I被安装到支撑体2。但是，本实施方式的半导体芯片I也可以通过其他的方法来安装到支撑体2。
[0027]图2是表示第一实施方式的半导体装置的构造的平面图。图2仅图示了第一实施方式的半导体芯片I的栅极电极14、源极电极15、漏极电极16、以及柱电极17，其他的构成要素的图示省略。
[0028]栅极电极14、源极电极15、以及漏极电极16具有在Y方向上延伸的带状的形状。Y方向是第一方向的例子。栅极电极14被配置在源极电极15与漏极电极16之间。