本發(fā)明涉及微電子、半導(dǎo)體制造方法領(lǐng)域，具體而言，涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

氮化鎵半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、電子飽和漂移速率高、擊穿場強(qiáng)高、耐高溫等顯著優(yōu)點，與第一代半導(dǎo)體硅和第二代半導(dǎo)體砷化鎵相比，更適合于制作高溫、高壓、高頻和大功率的電子器件，具有廣闊的應(yīng)用前景，已成為目前半導(dǎo)體行業(yè)研究的熱點。

氮化鎵高電子遷移率晶體管(HEMT)是利用AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)處的二維電子氣形成的一種氮化鎵器件，可以應(yīng)用于高頻、高壓和大功率的領(lǐng)域。由于二維電子氣具有較高的遷移率和飽和漂移速率，通常利用二維電子氣溝道常開的特性來制作耗盡型的氮化鎵HEMT器件，適用于無線通信等高頻應(yīng)用領(lǐng)域。在進(jìn)行氮化鎵器件的封裝工藝時，為了提高器件增益，減小接地電感，通常采用通孔結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)一般是通過刻蝕的方式從襯底背面引入通孔(襯底背面接地)，該通孔貫穿襯底和氮化物半導(dǎo)體外延層，直至源極，然后用金屬填充通孔，將源極和接地的襯底背面相連，以減少源極到地的電感。

目前氮化鎵器件的通孔的位置分布主要有兩種形式，一種形式是將該通孔開設(shè)在有源區(qū)的源極下方，使每個有源區(qū)內(nèi)的源極通過通孔直接接地，減小了有源區(qū)內(nèi)的源極到地的距離，從而減小了接地電感。但是，該通孔的位置分布方式將通孔全部設(shè)置在有源區(qū)，導(dǎo)致器件的 散熱性能變差，原因是有源區(qū)為器件熱量集中產(chǎn)生的區(qū)域，通孔結(jié)構(gòu)通常為中空結(jié)構(gòu)，會破壞襯底的散熱性能，將通孔全部設(shè)置在有源區(qū)，會很大程度地影響器件散熱，限制器件功率設(shè)計。另一形式是將通孔開設(shè)在無源區(qū)的源極焊盤下方。該通孔的位置分布方式將通孔放在無源區(qū)，降低了通孔對器件散熱的影響。然而，由于通孔全部位于漏極焊盤對面同側(cè)，導(dǎo)致有源區(qū)電流整體流向相同、不分散，有源區(qū)金屬插指部分產(chǎn)生的互感最強(qiáng)，并且單根插指上的電流密度最大，器件工作時有源區(qū)熱量產(chǎn)生量最高且集中；其次，增大了有源區(qū)內(nèi)的源極到地的距離，即增大了源極的接地電感，從而影響了器件的增益等性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，以改善上述問題。

本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體器件，包括：制備在一種襯底的其中一個表面上的半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層包括有源區(qū)和位于有源區(qū)之外的無源區(qū)；位于所述有源區(qū)內(nèi)的多個源極、多個柵極和多個漏極；與所述源極連接的源極焊盤；與所述漏極連接的漏極焊盤；制備在所述襯底另一個表面的接地電極；位于所述無源區(qū)且貫穿所述襯底、半導(dǎo)體層，并使接地電極與所述源極焊盤電學(xué)連接的第一通孔；以及位于所述有源區(qū)且貫穿所述襯底、半導(dǎo)體層，并使接地電極與所述源極電學(xué)連接的第二通孔。

優(yōu)選地，每個所述有源區(qū)內(nèi)的每個所述源極下方開設(shè)一個第二通孔，相鄰兩個源極上的第二通孔在各自所在的所述源極上的相對于所在所述源極的位置互不相同，其中，任意相鄰的兩個源極上的兩個第二通孔的其中之一設(shè)置在該第二通孔所在的源極上靠近所述源極焊 盤的一端下方，另一個第二通孔設(shè)置在該第二通孔所在的源極上靠近所述漏極焊盤的一端下方。

優(yōu)選地，所述源極下方開設(shè)的第二通孔上方具有刻蝕阻擋層材料與該源極形成電連接。

優(yōu)選地，所述有源區(qū)內(nèi)的每個所述源極分別與一個獨立的源極焊盤連接，每個所述源極靠近所述漏極焊盤的一端下方開設(shè)一個所述第二通孔。優(yōu)選地，每個所述源極焊盤下方開設(shè)一個所述第一通孔。

優(yōu)選地，每個所述源極下方開設(shè)一個第二通孔，任意相鄰的兩個源極上的第二通孔在各自所在的所述源極上的相對于所在所述源極的位置互不相同，其中，任意相鄰的兩個源極上的兩個第二通孔的其中之一設(shè)置在該第二通孔所在的源極上靠近所述漏極焊盤的一端下方，另一個第二通孔設(shè)置在該第二通孔所在的源極的中心位置下方。

優(yōu)選地，每個所述源極焊盤下方開設(shè)至少兩個所述第一通孔。

優(yōu)選地，任意相鄰的兩個源極上開設(shè)不同數(shù)目的第二通孔，其中，任意相鄰的兩個源極其中之一的中間位置下方開設(shè)一個第二通孔，另一個源極的靠近所述源極焊盤的一端下方和靠近所述漏極焊盤的一端下方分別開設(shè)一個第二通孔。

本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：

在一種襯底的其中一個表面制備半導(dǎo)體層；

在上述半導(dǎo)體層上形成有源區(qū)和無源區(qū)；

在上述有源區(qū)內(nèi)形成源極、漏極和柵極；

在上述半導(dǎo)體層上制備互聯(lián)金屬形成源極焊盤、漏極焊盤和柵極焊盤，使源極焊盤與源極電連接、柵極焊盤與柵極電連接、漏極焊盤與漏極電連接；

從上述襯底的另一個表面形成貫穿所述襯底和半導(dǎo)體層直至源極焊盤的第一通孔，以及形成貫穿所述襯底和半導(dǎo)體層直至所述源極的第二通孔；以及

從上述襯底的另一個表面制備接地電極金屬，其中，所述源極焊盤以及所述源極分別通過所述第一通孔和第二通孔與所述接地電極形成電連接。

優(yōu)選地，在有源區(qū)內(nèi)形成源極、漏極和柵極的過程中，通過圖形化工藝使有源區(qū)內(nèi)所述第二通孔上方的半導(dǎo)體層表面上形成空白區(qū)域；同時，在上述半導(dǎo)體層上制備互聯(lián)金屬形成源極焊盤、柵極焊盤和漏極焊盤的過程中，在所述空白區(qū)域制備上刻蝕阻擋層材料與源極形成電連接，其中，刻蝕阻擋層材料位于所述第二通孔上方?？涛g阻擋層材料具有比襯底、半導(dǎo)體層更高的刻蝕選擇比，能夠確保通孔被刻蝕完成時僅穿過襯底和半導(dǎo)體層、終止于刻蝕阻擋層，而不會損傷或穿過正面電極金屬。刻蝕阻擋層材料通?？梢杂赦?Ti)、鎳(Ni)、金(Au)、鉑(Pt)、鎢(W)、銅(Cu)等金屬中的一種或一種以上的組合或合金而形成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的半導(dǎo)體器件及其制造方法，同時在源極焊盤下方和有源區(qū)內(nèi)的源極下方分別設(shè)置第一通孔和第二通孔，使得通孔結(jié)構(gòu)無需全部設(shè)置在有源區(qū)內(nèi)，使有源區(qū)內(nèi)的開孔數(shù)目減少且所開孔之間的間距增大(更加分散)，從而減輕因在有源區(qū)內(nèi)集中開孔對器件散熱產(chǎn)生的不良影響，有利于提高器件的輸出功率。其次，由于在無源區(qū)的源極焊盤下方開孔，在對有源區(qū)散熱影響盡可能小的情況下，保證了源極接地對開孔數(shù)目的需求。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1(a)是本發(fā)明第一實施例提供的一種半導(dǎo)體器件的示意圖。

圖1(b)是沿圖1(a)A-A’切線的截面圖。

圖1(c)是沿圖1(a)B-B’切線的截面圖。

圖2(a)是本發(fā)明第二實施例提供的一種半導(dǎo)體器件的示意圖。

圖2(b)是沿圖2(a)A-A’切線的截面圖。

圖2(c)是沿圖2(a)B-B’切線的截面圖。

圖3(a)是本發(fā)明第三實施例提供的一種半導(dǎo)體器件的示意圖。

圖3(b)是沿圖3(a)A-A’切線的截面圖。

圖4(a)是本發(fā)明第四實施例提供的一種半導(dǎo)體器件的示意圖。

圖4(b)是沿圖4(a)A-A’切線的截面圖。

圖5是本發(fā)明第五實施例提供的一種半導(dǎo)體器件的示意圖。

圖6是本發(fā)明第六實施例提供的一種半導(dǎo)體器件的示意圖。

圖7是本發(fā)明第七實施例提供的一種半導(dǎo)體器件的示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分 實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

請參閱圖1(a)-圖1(c)，本發(fā)明第一實施例的半導(dǎo)體器件100包括制備在一種襯底61的其中一個表面上的半導(dǎo)體層81。所述襯底可以是碳化硅(SiC)、藍(lán)寶石(Al2O3)、硅(Si)、砷化鎵(GaAS)、氮化鎵(GaN)等中的一種。所述半導(dǎo)體層81可以由氮化鎵、鋁鎵氮、銦鎵氮、鋁銦鎵氮、砷化鎵、磷化銦中的一種或一種以上的組合而形成。所述半導(dǎo)體層81包括有源區(qū)5和位于有源區(qū)5之外的無源區(qū)。所述有源區(qū)5可以是封閉形式。所述半導(dǎo)體器件100還包括位于有源區(qū)5內(nèi)的多個源極11、多個漏極21和多個柵極31。優(yōu)選地，所述源極11和漏極21為歐姆接觸電極。所述柵極31位于所述有源區(qū)5內(nèi)并位于所述源極11和漏極21之間，且呈叉指狀分布。

所述半導(dǎo)體器件100還包括源極焊盤13、漏極焊盤22以及柵極焊盤32。所述源極焊盤13作為源極11的互聯(lián)金屬，用于實現(xiàn)源極11相互之間的互聯(lián)。所述漏極焊盤22作為漏極21的互聯(lián)金屬，用于實現(xiàn)漏極21相互之間的互聯(lián)。所述柵極焊盤32作為柵極31的互聯(lián)金屬，用于實現(xiàn)柵極31相互之間的互聯(lián)。優(yōu)選地，本實施例中， 所述源極焊盤13、漏極焊盤22以及柵極焊盤32設(shè)置于所述有源區(qū)5之外的無源區(qū)。所述有源區(qū)5內(nèi)的源極11通過金屬橋接元件12(又稱“空氣橋”)連接至相應(yīng)的源極焊盤13。優(yōu)選地，所述金屬橋接元件12為源極橋接金屬。所述有源區(qū)5內(nèi)的漏極21直接連接至相應(yīng)的漏極焊盤22。所述柵極31也可直接連接至所述柵極焊盤32

此外，所述半導(dǎo)體器件100還包括位于無源區(qū)且貫穿襯底61和半導(dǎo)體層81，直至所述源極焊盤13以與所述源極焊盤13電連接的第一通孔41；以及，位于有源區(qū)5且貫穿襯底61和半導(dǎo)體層81，直至所述源極11并與所述源極11電連接的第二通孔42。如此，所述源極焊盤13和有源區(qū)5內(nèi)的源極11可分別通過所述第一通孔41以及第二通孔42與制備在所述襯底61另一個表面的接地電極71電性相連。本實施例中，所述第一通孔41以及第二通孔42的截面形狀可為任意的規(guī)則形狀或不規(guī)則形狀，優(yōu)選地，所述第一通孔41以及第二通孔42的截面形狀為圓形、橢圓形、或平行多邊形(如菱形、正方形、正六邊形)等規(guī)則形狀。應(yīng)當(dāng)說明的是，本實施例中，為了方便理解，在圖中對應(yīng)源極焊盤13以及源極11的區(qū)域分別示出了所述第一通孔41以及第二通孔42的形狀。而實際產(chǎn)品中，所述第一通孔41以及第二通孔42并未貫穿所述源極焊盤13以及所述源極11。

本實施例中，每個源極11下方開設(shè)一第二通孔42，相鄰兩個源極11上的第二通孔42在各自所在的所述源極11下方的位置相對于所在所述源極的位置互不相同。優(yōu)選地，相鄰兩個第二通孔42之間的位置分布原則為：相互之間的間距盡可能大。例如，一較佳實施例中，任意相鄰的兩個源極11上的兩個第二通孔42的其中之一設(shè)置在該第二通孔所在的源極11上靠近所述源極焊盤13的一端下方，另一 個第二通孔42設(shè)置在該第二通孔所在的源極11上靠近所述漏極焊盤22的一端下方，從而使得所述相鄰的兩個通孔42之間的間距盡可能大。

相應(yīng)地，本發(fā)明實施例提供的所述半導(dǎo)體器件100的制造方法，包括以下步驟：

在一種襯底61的其中一個表面制備半導(dǎo)體層81；

在上述半導(dǎo)體層上形成有源區(qū)5和無源區(qū)；

在上述有源區(qū)5內(nèi)形成源極11、漏極21和柵極31，其中源極11和漏極21優(yōu)選為歐姆接觸電極；

在上述半導(dǎo)體層上制備互聯(lián)金屬形成源極焊盤13、柵極焊盤32和漏極焊盤22，其中，源極焊盤13可通過金屬橋接元件12與源極11形成電連接；

從上述襯底61的另一個表面形成貫穿所述襯底61和半導(dǎo)體層81，終止于源極焊盤13的第一通孔41；以及，形成貫穿所述襯底61和半導(dǎo)體層81，終止于源極11的第二通孔42；

在上述襯底61的另一個表面制備接地電極71，使所述源極焊盤13以及源極11分別通過所述第一通孔41和第二通孔42與所述接地電極71電連接。例如，可在所述第一通孔41以及第二通孔42內(nèi)填充導(dǎo)電材料(如金屬)，或在所述第一通孔41以及第二通孔42內(nèi)壁涂覆或制備導(dǎo)電材料的方式實現(xiàn)所述源極焊盤13以及源極11分別與所述接地電極71電連接的目的。

綜上所述，本實施例提供的半導(dǎo)體器件100同時在源極焊盤13下方以及有源區(qū)5內(nèi)的源極11下方分別設(shè)置第一通孔41和第二通孔42，使得通孔結(jié)構(gòu)無需全部設(shè)置在有源區(qū)5內(nèi)，使有源區(qū)5內(nèi)的開孔 數(shù)目減少且所開孔之間的間距增大(更加分散)，從而減輕因在有源區(qū)5內(nèi)集中開孔對器件散熱產(chǎn)生的不良影響，有利于提高器件的輸出功率。

其次，由于在無源區(qū)的源極焊盤13下方開孔，在對有源區(qū)散熱影響盡可能小的情況下，保證了源極11接地對開孔數(shù)目的需求。

再次，將在有源區(qū)5內(nèi)源極11下方開孔的位置進(jìn)行一定規(guī)律的分布，與在無源區(qū)的源極焊盤13下方開孔形成對應(yīng)，對有源區(qū)5內(nèi)的工作電流流向進(jìn)行引導(dǎo)，使有源區(qū)5內(nèi)的電流流向分散化、反向化。一方面可降低有源區(qū)5的局部電流密度分布，降低器件因大電流密度產(chǎn)生的集中發(fā)熱，使有源區(qū)5的熱量分布更加均勻。另一方面，使有源區(qū)5(源極、漏極)的電流流向出現(xiàn)相反的情形，可以使有源區(qū)金屬插指之間的互感降低，特別是高頻情況下效果更好，從而使器件整體寄生電感降低、提高器件增益。

請參閱圖2(a)-圖2(c)，本發(fā)明第二實施例提供的半導(dǎo)體器件100與第一實施例類似，區(qū)別在于：在第二實施例中，所述半導(dǎo)體器件100的有源區(qū)5內(nèi)開設(shè)的第二通孔42上方具有刻蝕阻擋層材料420與源極11形成電連接。相應(yīng)地，該第二實施例提供的半導(dǎo)體器件100的制造方法，包括以下步驟：

在一種襯底61的其中一個表面制備半導(dǎo)體層81；

在上述半導(dǎo)體層81上形成有源區(qū)5和無源區(qū)；

在上述有源區(qū)內(nèi)形成源極11和漏極21，其中，源極11和漏極21優(yōu)選為歐姆接觸電極；在此步驟中，通過圖形化工藝使有源區(qū)5內(nèi)的源極11上形成空白區(qū)域(需形成刻蝕阻擋層材料420的區(qū)域)，避免該空白區(qū)域形成歐姆接觸金屬。

在上述半導(dǎo)體層81上形成柵極31；

在上述半導(dǎo)體層81上制備互聯(lián)金屬形成源極焊盤13、源極橋接元件12(空氣橋)、柵極焊盤32和漏極焊盤22，其中，源極焊盤13通過源極橋接元件12與源極11形成電連接；同時，

在此過程中，在所述空白區(qū)域制備上互聯(lián)金屬形成刻蝕阻擋層材料420，并與源極11形成電連接；

從上述襯底61的另一個表面形成貫穿所述襯底61、半導(dǎo)體層81，終止于源極焊盤13的第一通孔41；以及，形成貫穿所述襯底61、半導(dǎo)體層81，終止于源極11中刻蝕阻擋層的第二通孔42，所述第二通孔42位于所述刻蝕阻擋金屬材料420區(qū)域正下方；

在上述襯底61的另一個表面制備接地電極71，在此過程中，在第一通孔41和第二通孔42中制備上接地電極71，使得所述源極焊盤13以及源極11可分別通過所述第一通孔41和第二通孔42中的導(dǎo)電材料(如金屬)與所述接地電極71形成電連接。

請參閱圖3(a)-圖3(b)，本發(fā)明第三實施例提供的半導(dǎo)體器件100與第一實施例類似，區(qū)別在于：該第三實施例中，有源區(qū)5內(nèi)的每個源極11分別直接與一個獨立的源極焊盤13連接，而不存在空氣橋結(jié)構(gòu)。另外，該第三實施例中，有源區(qū)5內(nèi)的源極11下方開設(shè)的第二通孔42位于該源極11靠近漏極焊盤22的一端下方。同時，每個源極焊盤13下方開設(shè)一個第一通孔41。其它結(jié)構(gòu)和制造方法同第一實施例，在此不再贅述。

請參閱圖4(a)-圖4(b)，本發(fā)明第四實施例提供的半導(dǎo)體器件100與第三實施例基本相同，區(qū)別在于：在第四實施例中，所述半導(dǎo)體器件100的有源區(qū)5內(nèi)的源極11對應(yīng)的第二通孔42上方具有刻 蝕阻擋層材料420與源極11形成電連接。其它結(jié)構(gòu)和制造方法同第三實施例，在此不再贅述。

請參閱圖5，本發(fā)明第五實施例提供的半導(dǎo)體器件100與第一實施例基本相同，區(qū)別在于：該第五實施例中，有源區(qū)5內(nèi)源極11下方的第二通孔42之間的間距、位置不受限制，具體依照器件實際需求情況確定。優(yōu)選地，該第五實施例中，任意相鄰的兩個源極上的兩個第二通孔42的在各自所在的其中之一設(shè)置在該第二通孔所在的源極11靠近所述漏極焊盤22的一端下方，另一個第二通孔42設(shè)置在該第二通孔所在的源極11中心位置的下方。其它結(jié)構(gòu)和制造方法同第一實施例，在此不再贅述。

請參閱圖6，本發(fā)明第六實施例提供的半導(dǎo)體器件100與第一實施例基本相同，區(qū)別在于：該第六實施例中，源極焊盤13下方所開設(shè)的第一通孔41的數(shù)目和尺寸為任意，依照器件實際需求情況確定。優(yōu)選地，該第六實施例中，每個源極焊盤13下方開設(shè)至少兩個第一通孔41。其它結(jié)構(gòu)和制造方法同第一實施方式，在此不再贅述。

請參閱圖7，本發(fā)明第七實施例提供的半導(dǎo)體器件100與第六實施例基本相同，區(qū)別在于：有源區(qū)5內(nèi)的源極11下方開設(shè)的第二通孔42的尺寸、數(shù)目和位置均為任意，依照器件實際需求情況確定。優(yōu)選地，該第七實施例中，任意相鄰兩個源極11其中之一的中間位置下方開設(shè)一個第二通孔42，另一個源極11的靠近所述源極焊盤的一端下方和靠近所述漏極焊盤的一端下方分別開設(shè)一個第二通孔42。其它結(jié)構(gòu)和制造方法同第六實施方式，在此不再贅述。

還需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如， 可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。