一种半导体装置结构和其制造方法制造方法及图纸

本公开的一些实施例提供一种半导体装置结构。所述半导体装置结构包括：一衬底，其具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面；一第一氮化物半导体层，其设置于所述衬底的所述第一表面上;一第二氮化物半导体层，其设置于所述第一氮化物半导体层上，所述第二氮化物半导体层的一带隙大于所述第一氮化物半导体层的一带隙；一闸极电极，其设置在所述第二氮化物半导体层上；一第一电极，其设置于所述第二氮化物半导体层上；一第二电极，其设置于所述第二氮化物半导体层上；及一绝缘层，其具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面，所述绝缘层设置于所述衬底的所述第二表面上。表面上。表面上。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体装置结构和其制造方法


[0001]本公开涉及一种半导体装置结构，且更具体地说，涉及一种在衬底下方形成绝缘层的半导体装置结构。

技术介绍

[0002]包含直接能隙半导体的组件，例如包含III
‑
V族材料或III
‑
V族化合物(类别：III
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V族化合物)的半导体组件可以在各种条件下或各种环境中(例如，在不同的电压和频率下)操作或工作。
[0003]半导体组件可以包含异质结双极性晶体管(HBT，heterojunction bipolar transistor)、异质结场效应晶体管(HFET，heterojunction field effect transistor)、高电子迁移率晶体管(HEMT，high
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electron
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mobility transistor)、调制掺杂场效应晶体管(MODFET，modulation
‑
doped FET)等。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一些实施例，一种半导体装置结构包括：一衬底，其具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面；一第一氮化物半导体层，其设置于所述衬底的所述第一表面上; 一第二氮化物半导体层，其设置于所述第一氮化物半导体层上，所述第二氮化物半导体层的一带隙大于所述第一氮化物半导体层的一带隙；一闸极电极，其设置在所述第二氮化物半导体层上；一第一电极，其设置于所述第二氮化物半导体层上；一第二电极，其设置于所述第二氮化物半导体层上；及一绝缘层，其具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面，所述绝缘层设置于所述衬底的所述第二表面上。
[0005]根据本公开的一些实施例，一种形成半导体装置结构的方法包括：提供一衬底，所述衬底具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面；设置一第一氮化物半导体层于所述衬底的所述第一表面上;设置一第二氮化物半导体层于所述第一氮化物半导体层上，其中所述第二氮化物半导体层的一带隙大于所述第一氮化物半导体层的一带隙；设置一闸极电极于所述第二氮化物半导体层上；设置一第一电极于所述第二氮化物半导体层上；设置一第二电极于所述第二氮化物半导体层上；及设置一绝缘层于所述衬底的所述第二表面上；所述绝缘层具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面。
[0006]根据本公开的一些实施例，一种半导体装置包括：一第一半导体结构，其包括：一第一衬底，其具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面；一第一氮化物半导体层，其设置于所述第一衬底的所述第一表面上;一第二氮化物半导体层，其设置于所述第一氮化物半导体层上，所述第二氮化物半导体层的一带隙大于所述第一氮化物半导体层的一带隙；一第一闸极电极，其设置在所述第二氮化物半导体层上；一第一电极，其设置于所述第二氮化物半导体层上；一第二电极，其设置于所述第二氮化物半导体层上；及一第一绝缘层，其具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面，所述第一绝缘层设置于所述第一衬底的所述第二表面上；一第二半导体结构，其包括：一第二衬底，其具有一第一表面
及与所述第一表面相对的一第二表面；一第三氮化物半导体层，其设置于所述第二衬底的所述第一表面上;一第四氮化物半导体层，其设置于所述第三氮化物半导体层上，所述第四氮化物半导体层的一带隙大于所述第三氮化物半导体层的一带隙；一第二闸极电极，其设置在所述第四氮化物半导体层上；一第三电极，其设置于所述第四氮化物半导体层上；一第四电极，其设置于所述第四氮化物半导体层上；及一第二绝缘层，其具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面，所述第二绝缘层设置于所述第二衬底的所述第二表面上；其中所述第一半导体结构之所述第二电极与所述第二半导体结构之所述第三电极电性连接。
[0007]本公开的功效之一为藉由在衬底底部形成绝缘层，而使整个系统之热阻降低，进而提升器件性能。此外，本公开绝缘层的厚度可调整以达到权衡其绝缘性能及散热效能之目的。
附图说明
[0008]当与附图一起阅读以下详细描述时，可以根据以下详细描述容易地理解本公开的各方面。应当注意的是，各种特征可能未按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚起见，可以任意增大或减小各种特征的尺寸。
[0009]图1是根据本公开的一些实施例的半导体装置结构的截面图。
[0010]图2是根据本公开的一些实施例的半导体装置结构的截面图。
[0011]图3是根据本公开的一些实施例的半导体装置结构的截面图。
[0012]图4是根据本公开的一些实施例的半导体装置结构的截面图。
[0013]图5是根据本公开的一些实施例的半导体装置结构的截面图。
[0014]图6A、图6B、图6C、及图6D展示根据本公开的一些实施例的用于制造半导体装置结构的若干操作。
[0015]图7是根据本公开的一些实施例的半导体装置的截面图。
[0016]贯穿附图和具体实施方式使用共享参考数字来指示相同或类似组件。根据以下结合附图作出的详细描述，本公开将会更显而易见。
具体实施方式
[0017]以下公开内容提供实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件和布置的特定实例。当然，这些只是实例，且并非旨在是限制性的。在本公开中，在以下描述中对第一特征在第二特征上方或在第二特征上形成或安置的提及可包含其中第一特征和第二特征直接接触地形成或安置的实施例，且还可包含其中额外特征可形成或安置在第一特征与第二特征之间以使得第一特征和第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复参考数字和/或字母。这种重复是出于简化和清楚的目的，且本身并不规定所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。
[0018]下文详细论述本公开的实施例。然而，应了解，本公开提供了可体现在广泛多种特定上下文中的许多适用的概念。所论述的特定实施例仅仅是说明性的且不限制本公开的范围。
[0019]例如III
‑
V族化合物的直接带隙材料可包含但不限于例如砷化镓(GaAs)、磷化铟
(InP)、氮化镓(GaN)、砷化铟镓(InGaAs)、砷化铟铝(InAlAs)及类似者。
[0020]对于III
‑
V材料半导体组件，其具有操作温度高、转换效率高、操作频率高、系统体积小等优势，且具有多种应用。此外，在器件完成封装后，藉由降低器件热阻以提升器件性能是重要的。
[0021]本公开提供一种在衬底下方形成绝缘层的半导体装置结构。
[0022]图1说明根据本公开的一些实施例的半导体装置结构的截面图。
[0023]参考图1，半导体装置结构100可包含衬底102、缓冲层104、氮化物半导体层106、氮化物半导体层108、闸极电极110、介电层112、电极114、电极116、及绝缘层118。
[0024]在一些实施例中，衬底102可以包含但不限于硅(Si)、掺杂硅(掺杂Si)、碳化硅(SiC)、硅化锗(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置结构，包括：一衬底，其具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面；一第一氮化物半导体层，其设置于所述衬底的所述第一表面上;一第二氮化物半导体层，其设置于所述第一氮化物半导体层上，所述第二氮化物半导体层的一带隙大于所述第一氮化物半导体层的一带隙；一闸极电极，其设置在所述第二氮化物半导体层上；一第一电极，其设置于所述第二氮化物半导体层上；一第二电极，其设置于所述第二氮化物半导体层上；及一绝缘层，其具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面，所述绝缘层设置于所述衬底的所述第二表面上。2.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其更包括一介电层，其设置于所述第二氮化物半导体层上；所述第一电极具有一延伸部，所述延伸部延伸并覆盖至所述介电层上。3.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其中所述绝缘层包括SiO2。4.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其中所述绝缘层可包括两种以上的材料。5.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其中所述绝缘层的一厚度范围为1
‑
100μm。6.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其中所述绝缘层的所述第二表面被图案化。7.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其中所述绝缘层至少可由下列方法之一者所形成：直接氧化所述衬底、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)。8.根据权利要求6所述的半导体装置结构，其中经图案化之所述绝缘层具有复数个凹槽，所述复数个凹槽为规则性排列。9.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其更包括一第三氮化物半导体层设置于所述闸极电极与所述第二氮化物半导体层之间。10.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其更包括一热传导结构与所述绝缘层的所述第二表面接合。11.根据权利要求10所述的半导体装置结构，其中所述热传导结构具有复数个鳍。12.根据权利要求10所述的半导体装置结构，其更包括一热界面材料设置于所述绝缘层与所述热传导结构之间。13.根据权利要求12所述的半导体装置结构，其中所述热界面材料为一导热凝胶。14.根据权利要求13所述的半导体装置结构，其中所述导热凝胶的一厚度范围为0.01
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0.1mm之间。15.根据权利要求13所述的半导体装置结构，其中所述导热凝胶的一导热系数范围为1.0
‑
6.0瓦/米
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度(W/mK)之间。16.一种形成半导体装置结构的方法，包括：提供一衬底，所述衬底具有一第一表面及与所述第一表面相对的一第二表面；设置一第一氮化物半导体层于所述衬底的所述第一表面上;设置一第二氮化物半导体层于所述第一氮化物半导体层上，其中所述第二氮化物半导体层的一带隙大于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小明，李思超，
申请(专利权)人：英诺赛科苏州半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：