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公開番号2024162863
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023078807
出願日2023-05-11
発明の名称半導体装置および半導体装置の製造方法
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/338 20060101AFI20241114BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】微細化と放熱性の向上とを両立できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第1面と、前記第1面とは反対の第2面とを有する基板と、前記第1面に接する半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第1金属層と、前記第2面に接する第3面と、前記第3面とは反対の第4面とを有するダイヤモンド層と、を有し、前記基板は、前記第1面と、前記第2面とを備えた基部と、前記基部から前記第1面とは反対に向けて延びる凸部と、を有し、前記第1面に垂直な平面視で、前記凸部は前記第1金属層と重なり、前記凸部、前記基部および前記半導体層に、前記凸部、前記基部および前記半導体層を貫通し、前記第1金属層に達する貫通孔が形成されており、前記貫通孔の内側に設けられ、前記第1金属層に電気的に接続され、前記第4面を覆う第2金属層を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１面と、前記第１面とは反対の第２面とを有する基板と、
前記第１面に接する半導体層と、
前記半導体層の上に設けられた第１金属層と、
前記第２面に接する第３面と、前記第３面とは反対の第４面とを有するダイヤモンド層と、
を有し、
前記基板は、
前記第１面と、前記第２面とを備えた基部と、
前記基部から前記第１面とは反対に向けて延びる凸部と、
を有し、
前記第１面に垂直な平面視で、前記凸部は前記第１金属層と重なり、
前記凸部、前記基部および前記半導体層に、前記凸部、前記基部および前記半導体層を貫通し、前記第１金属層に達する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の内側に設けられ、前記第１金属層に電気的に接続され、前記第４面を覆う第２金属層を有する、半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ダイヤモンド層は、前記貫通孔の内壁面に連なる第５面を有し、
前記第２金属層は、前記第５面を覆う、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記凸部は、前記第４面に連なる第６面を有し、
前記第２金属層は、前記第６面を覆う、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体層および前記第１金属層の界面と前記第４面との間の距離は、前記貫通孔の最大径の４倍以上である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記基板は、炭化珪素基板または珪素基板である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
第１面と、前記第１面とは反対の第７面とを有する基板の前記第１面に接する半導体層を形成する工程と、
前記第７面に凹部を形成することで、前記基板に、前記第１面と、前記第１面とは反対の第２面とを備えた基部と、前記基部から前記第１面とは反対に向けて延びる凸部とを形成する工程と、
前記第２面に接する第３面と、前記第３面とは反対の第４面とを有するダイヤモンド層を形成する工程と、
前記半導体層の上に、前記第１面に垂直な平面視で、前記凸部と重なる第１金属層を形成する工程と、
前記凸部、前記基部および前記半導体層に、前記凸部、前記基部および前記半導体層を貫通し、前記第１金属層に達する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の内側に、前記第１金属層に電気的に接続され、前記第４面を覆う第２金属層を形成する工程と、
有する、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記貫通孔を形成する工程は、前記凸部の端面の全体が露出した状態で前記凸部をエッチングする工程を有する、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記貫通孔を形成する工程は、
前記凸部の端面の一部を覆うマスクを形成する工程と、
前記凸部の前記マスクから露出した部分をエッチングする工程と、
を有する、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ダイヤモンド層を形成する工程は、
前記凹部の内側および前記凸部の端面の上に第１ダイヤモンド層を堆積させる工程と、
前記第１ダイヤモンド層および前記凸部を研磨する工程と、
有する、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）系高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｏｎｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭＴ）等の半導体装置では、動作速度の向上に伴って大きな発熱が生じる。そこで、放熱性の向上のためにダイヤモンド基板の上にＨＥＭＴを設けた半導体装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／２５５２５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のダイヤモンド基板を用いた半導体装置では、ダイヤモンド基板に微細な貫通孔を形成することができない。このため、微細化と放熱性の向上とを両立できない。
【０００５】
本開示は、微細化と放熱性の向上とを両立できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の半導体装置は、第１面と、前記第１面とは反対の第２面とを有する基板と、前記第１面に接する半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第１金属層と、前記第２面に接する第３面と、前記第３面とは反対の第４面とを有するダイヤモンド層と、を有し、前記基板は、前記第１面と、前記第２面とを備えた基部と、前記基部から前記第１面とは反対に向けて延びる凸部と、を有し、前記第１面に垂直な平面視で、前記凸部は前記第１金属層と重なり、前記凸部、前記基部および前記半導体層に、前記凸部、前記基部および前記半導体層を貫通し、前記第１金属層に達する貫通孔が形成されており、前記貫通孔の内側に設けられ、前記第１金属層に電気的に接続され、前記第４面を覆う第２金属層を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、微細化と放熱性の向上とを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図２は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
図３は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
図４は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
図５は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。
図６は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。
図７は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。
図８は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。
図９は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。
図１０は、第２実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図１１は、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
図１２は、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
図１３は、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
〔１〕本開示の一態様に係る半導体装置は、第１面と、前記第１面とは反対の第２面とを有する基板と、前記第１面に接する半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第１金属層と、前記第２面に接する第３面と、前記第３面とは反対の第４面とを有するダイヤモンド層と、を有し、前記基板は、前記第１面と、前記第２面とを備えた基部と、前記基部から前記第１面とは反対に向けて延びる凸部と、を有し、前記第１面に垂直な平面視で、前記凸部は前記第１金属層と重なり、前記凸部、前記基部および前記半導体層に、前記凸部、前記基部および前記半導体層を貫通し、前記第１金属層に達する貫通孔が形成されており、前記貫通孔の内側に設けられ、前記第１金属層に電気的に接続され、前記第４面を覆う第２金属層を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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