[发明专利]半导体装置及其制备方法

说明书

本发明提供一种半导体装置及其制备方法，半导体装置包括：半导体器件结构；钝化层；第一平坦化层，覆盖于钝化层上，第一平坦化层和钝化层在半导体器件结构的电极上方具有镂空窗口；金属互联层，位于第一平坦化层的上表面，并通过镂空窗口与半导体器件结构的电极相连；导热体，位于金属互联层之上并与金属互联层接触，导热体包括主柱体及连接体；第二平坦化层，导热体穿透第二平坦化层而显露于第二平坦化层之上。本发明不需要在厚度较大的氮化镓衬底中刻蚀通孔，可以有效将热导率较低的氮化镓材料制成的器件所产生的热量导出，在有效降低工艺时间成本和提高器件良率的情况下，有效降低器件的结温，使器件可在大功率下进行工作。

技术领域

本发明属于半导体集成电路设计及制造领域，特别是涉及一种半导体装置及其制备方法。

背景技术

氮化镓作为第三代半导体材料的一种，可广泛应用于功率器件及射频器件。但氮化镓导热系数仅为1.3W/cmK，比硅的热系数(1.5W/cmK)低，且约为碳化硅热系数(5W/cmK)的四分之一，限制器件的工作功率。现有的解决方案是加强散热，以降低器件的洁温。一种解决方案是应用TSV通孔技术，将导热通路设置于结附近。但现有干法刻蚀工艺刻蚀氮化镓效率低下，其工艺需要穿透近60μm厚的氮化镓衬底，该刻蚀工艺通常需时数小时，工艺时间成本较高，同时，在长时间的刻蚀过程中，作为刻蚀掩膜的光刻胶容易碳化失效，容易造成刻蚀良率的下降。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体装置及其制备方法，用于解决现有技术中氮化镓器件散热结构制备难度较高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体装置，所述半导体装置包括：半导体器件结构；钝化层，覆盖于所述半导体器件结构上；第一平坦化层，覆盖于所述钝化层上，所述第一平坦化层具有平整的上表面，所述第一平坦化层和所述钝化层在所述半导体器件结构的电极上方具有镂空窗口；金属互联层，位于所述第一平坦化层的上表面，并通过所述镂空窗口与所述半导体器件结构的电极相连；导热体，位于所述金属互联层之上并与所述金属互联层接触，所述导热体包括主柱体及连接体，所述主柱体一端连接所述金属互联层，另一端上设置所述连接体；第二平坦化层，覆盖于所述金属互联层之上，且所述导热体穿透所述第二平坦化层而显露于所述第二平坦化层之上。

可选地，所述半导体器件结构包括衬底以及位于所述衬底上的功能层，所述功能层上设置有电极，所述电极用于所述功能层的电性连接。

可选地，所述衬底包括氮化镓衬底，所述功能层包括氮化镓基的半导体功能层，所述氮化镓基的半导体功能层包括绝缘氮化镓层、n型氮化镓层及p型氮化镓层中的一种或两种以上的组合。

可选地，所述半导体器件结构包括高电子迁移率晶体管HEMT和金属-氧化物-半导体场效应晶体管MOSFET中的一种。

可选地，所述钝化层包括氮化硅层。

可选地，所述第一平坦化层的厚度为8～12微米，所述第一平坦化层的材质为聚对苯撑苯并二恶唑PBO，所述第二平坦化层的材质为聚对苯撑苯并二恶唑PBO。

可选地，所述导热体的主柱体的材质与所述金属互联层的材质相同，所述导热体的主柱体与所述金属互联层通过扩散连接，以降低所述导热体的主柱体与所述金属互联层的热阻。

可选地，所述导热体的所述连接体的材质为焊料，所述导热体的所述主柱体用于热量传输及电学传输，所述连接体用于与外部线路或外部芯片连接，将热量通过外部线路或外部芯片导出至外部散热结构。

可选地，所述导热体的主柱体的材质与所述金属互联层的材质为铜，所述连接体的材质为银锡合金。