(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスであって、
前記半導体デバイスは、活性領域と、受動領域とを備え、
前記活性領域は、Ｎ個（Ｎは４以上）の活性領域ユニットを備え、
当該半導体デバイスの長手方向をＸ方向とし、幅方向を前記Ｘ方向に対して垂直であるＹ方向として、
前記活性領域ユニットは、前記Ｘ方向に少なくとも３列に分けられて互い違いに配設され、前記活性領域ユニットは、前記Ｙ方向にＮ行に分けられて各行に１つずつ互い違いに配設される、ことを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２】
任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの長手方向に重なっているか又は重ならなく、
任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向に重なっているか又は重ならない、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記半導体デバイスの表面は、活性領域内に位置するソース、ゲート及びドレインを備え、
前記活性領域におけるソース、ゲート及びドレインは、前記活性領域の活性領域ユニット内に分布し、
受動領域内に位置するドレイン相互接続金属、ゲート相互接続金属及び／又はソース相互接続金属をさらに備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記活性領域におけるドレインは、前記受動領域内に位置するドレイン相互接続金属を介してお互いに接続し、
前記活性領域におけるゲートは、前記受動領域内に位置するゲート相互接続金属を介してお互いに接続する、ことを特徴とする請求項３に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記半導体デバイスの背面には、グランド電極が設けられ、
前記半導体デバイスは、前記ソース相互接続金属と前記グランド電極との間に位置する、前記半導体デバイスを貫く第１貫通孔、及び／又は前記ソースと前記グランド電極との間に位置する、前記半導体デバイスを貫く第２貫通孔をさらに備え、
各前記ソースは、前記ソース相互接続金属及び前記第１貫通孔を介して前記グランド電極に電気接続し、あるいは
前記ソースは、前記第２貫通孔を介して前記グランド電極に電気接続し、あるいは
前記ソースは、エアブリッジ及びソース相互接続金属を介してお互いに接続し、
前記エアブリッジは、前記ゲート相互接続金属の上方を横架し、
前記ソースは、前記エアブリッジ、前記ソース相互接続金属及び前記第１貫通孔を介して前記グランド電極に電気接続する、ことを特徴とする請求項３に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記半導体デバイスの材料は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムガリウム、窒化アルミニウムインジウムガリウム、ヒ化ガリウム、炭化珪、ダイヤモンド、サファイア又はシリコンの１つの材料又は複数の材料の任意の組み合わせである、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
半導体デバイスの製造方法であって、
活性領域と受動領域とを形成することを含み、
前記活性領域は、Ｎ個（Ｎは４以上）の活性領域ユニットを備え、
当該半導体デバイスの長手方向をＸ方向とし、幅方向を前記Ｘ方向に対して垂直であるＹ方向として、
前記活性領域ユニットは、前記Ｘ方向に少なくとも３列に分けられて互い違いに配設され、前記活性領域ユニットは、前記Ｙ方向にＮ行に分けられて各行に１つずつ互い違いに配設される、ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記半導体デバイスの表面における活性領域内に、ソース、ゲート及びドレインを形成し、前記活性領域の活性領域ユニット内に、前記活性領域内のソース、ゲート及びドレインを分布することと、
前記半導体デバイスの表面における受動領域内に、ドレイン相互接続金属、ゲート相互接続金属及び／又はソース相互接続金属を形成することと
を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記活性領域におけるドレインは、前記受動領域内に位置するドレイン相互接続金属を介してお互いに接続し、
前記活性領域におけるゲートは、前記受動領域内に位置するゲート相互接続金属を介してお互いに接続する、ことを特徴とする請求項８に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１０】
メサエッチ工程、イオン注入工程及び／又は酸化分離工程を利用して前記半導体デバイスの活性領域及び受動領域を形成する、ことを特徴とする請求項８に記載の半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「蘇州捷芯威半導体有限公司」を出願人とする、「半導体デバイス及びその製造方法」と題する、２０１４年１１月６日に出願された中国特許出願第２０１４１０６１９１８２０号の優先権を主張し、当該出願の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、半導体の技術分野に関し、特に半導体デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
窒化ガリウム半導体デバイスは、大きなバンドギャップ、高電子移動度、高耐圧及び高耐熱などの顕著な利点を有し、高温、高圧、高周波及びハイパワーの電子デバイスの製造に適合し、広い応用前景を有する。
【０００４】
図１に示すように、図１は、先行技術の窒化ガリウム半導体デバイスの平面模式図を示す。示された窒化ガリウム半導体デバイスは、活性領域ａと受動領域ｂとを備える。活性領域ａは閉鎖領域であり、活性領域ａ以外の領域は、受動領域ｂである。活性領域ａに位置するソース１１、ドレイン１２及びゲート１３は、デバイスの幅方向に重複配設されて活性領域全体に指状挿入構造を形成する。半導体デバイス全体は長方形を呈する。重複配設された複数のドレイン１２は、受動領域内に位置するドレイン相互接続金属１４を介してお互いに接続される。重複配設された複数のゲート１３は、ゲート相互接続金属１３１を介してお互いに接続される。半導体デバイスは、リードパッド１５を介して外部信号を受信する。しかし、窒化ガリウム半導体デバイスのパワー密度が非常に高いので、熱密度も高く、したがって、窒化ガリウム半導体デバイスは動作時に生じる熱が非常に高い。迅速に放熱できなければ、窒化ガリウム半導体デバイスの内部温度を高め、デバイスの安定性と信頼性に影響を与え、同時に窒化ガリウム半導体デバイスの出力パワーの更なる向上を制限する。なお、先行技術において窒化ガリウム半導体デバイスの大部分の領域は、活性領域ａである。窒化ガリウム半導体デバイスの中心領域の熱は横方向経路によって迅速に外に伝導できず、且つ縦方向経路の熱伝導能力が飽和に達する。最終的に、窒化ガリウム半導体デバイスの中心領域の温度が高くなり、縁部温度が比較的に低くなり、つまり温度分布が不均一になり、窒化ガリウム半導体デバイスの性能が退化し信頼性が低くなる。
【０００５】
図２に示すように、図２は、先行技術において放熱面積が増加された窒化ガリウム半導体デバイスの平面模式図を示す。図２に示された窒化ガリウム半導体デバイスは、ゲート１３の間の距離（Ｇａｔｅ  ｔｏ  ｇａｔｅ  ｓｐａｃｅ）を増加させ、窒化ガリウム半導体デバイス全体の幅を拡大することで放熱面積を増加し、放熱を改善する。しかし、このようにすると、窒化ガリウム半導体デバイス全体の幅は広くなり、窒化ガリウム半導体デバイスのアスペクト比が大きくなり、次の工程（例えば、切断やパッケージなど）の難度を増大させ、デバイスの歩留まりを低減させ、性能を低下させる（ゲート抵抗が増大し、又は無線周波数信号の位相が非同期である）。また、このような窒化ガリウム半導体デバイスの中心領域の熱は、迅速に放熱されることができず、中心温度は依然として高く、縁部温度は低く、温度分布も依然として不均一である。
【発明の概要】
【０００６】
このため、本発明は、半導体デバイス及びその製造方法を提供する。活性領域として複数の活性領域ユニットを設置し、前記複数の活性領域ユニットを半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設し、前記複数の活性領域ユニットを半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設する。各活性領域ユニットの生じる熱が少なく且つ周囲の受動領域により迅速に放熱されるために、半導体デバイスの内部温度を低下させ、半導体デバイスの内部温度分布を均一にし、半導体デバイスの信頼性が向上する。
【０００７】
第１実施形態において、本発明の実施例は、半導体デバイスを提供する。前記半導体デバイスは、活性領域と、受動領域とを備え、前記活性領域は、複数の活性領域ユニットを備え、前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設され、前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設される。
【０００８】
さらに、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの長手方向に重なっているか又は重ならなくて、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向に重なっているか又は重ならない。
【０００９】
さらに、前記半導体デバイスの表面は、活性領域内に位置するソース、ゲート及びドレインを備え、前記活性領域におけるソース、ゲート及びドレインは、前記活性領域の活性領域ユニット内に分布し、前記半導体デバイスの表面は、受動領域内に位置するドレイン相互接続金属、ゲート相互接続金属及び／又はソース相互接続金属をさらに備える。
【００１０】
さらに、前記活性領域におけるドレインは、前記受動領域内に位置するドレイン相互接続金属を介してお互いに接続され、前記活性領域におけるゲートは、前記受動領域内に位置するゲート相互接続金属を介してお互いに接続される。
【００１１】
さらに、前記半導体デバイスの背面には、グランド電極が設けられ、
前記半導体デバイスは、前記ソース相互接続金属と前記グランド電極との間に位置する、前記半導体デバイスを貫く第１貫通孔、及び／又は前記ソースと前記グランド電極との間に位置する、前記半導体デバイスを貫く第２貫通孔をさらに備え、
各前記ソースは、前記ソース相互接続金属及び前記第１貫通孔を介して前記グランド電極に電気接続され、あるいは
前記ソースは、前記第２貫通孔を介して前記グランド電極に電気接続され、
あるいは前記ソースは、エアブリッジ及びソース相互接続金属を介してお互いに接続され、前記エアブリッジは、前記ゲート相互接続金属の上方を横架され、前記ソースは、前記エアブリッジ、前記ソース相互接続金属及び前記第１貫通孔を介して前記グランド電極に電気接続される。
【００１２】
前記半導体デバイスの材料は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムガリウム、窒化アルミニウムインジウムガリウム、ヒ化ガリウム、炭化珪、ダイヤモンド、サファイア又はシリコンの１つの材料又は複数の材料の任意の組み合わせである。
【００１３】
第２実施形態において、本発明の実施例は、半導体デバイスの製造方法を提供する。
【００１４】
前記方法は、活性領域と受動領域とを形成することを備え、前記活性領域は、複数の活性領域ユニットを備え、前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設され、前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設される。
【００１５】
さらに、前記方法は、前記半導体デバイスの表面における活性領域内に、ソース、ゲート及びドレインを形成し、前記活性領域の活性領域ユニット内に、前記活性領域内のソース、ゲート及びドレインを分布することと、
前記半導体デバイスの表面における受動領域内に、ドレイン相互接続金属、ゲート相互接続金属及び／又はソース相互接続金属を形成することとをさらに備える。
【００１６】
さらに、前記活性領域におけるドレインを、前記受動領域内に位置するドレイン相互接続金属を介してお互いに接続し、前記活性領域におけるゲートを、前記受動領域内に位置するゲート相互接続金属を介してお互いに接続する。
【００１７】
メサエッチ工程、イオン注入工程及び／又は酸化分離工程を利用して前記半導体デバイスの活性領域及び受動領域を形成する。
【００１８】
本発明によれば、活性領域として複数の活性領域ユニットを設置し、前記複数の活性領域ユニットを前記半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設し、前記複数の活性領域ユニットを前記半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設する。本発明によれば、一方で、半導体デバイス全体の長さを増加させ、半導体デバイスの放熱面積を増大し、個々の活性領域ユニットの生じた熱が少なく且つ周囲の受動領域により迅速に放熱されるため、放熱を速め、半導体デバイスの内部温度を低下させ、半導体デバイスの内部温度分布を均一にし、他方で、半導体デバイス全体の長さが増加されるが、半導体デバイスの幅が増加されないため、半導体デバイス全体のアスペクト比が減少し、次の工程（例えば、切断やパッケージなど）の難度を低下させ、デバイスの歩留まりが向上し、デバイス性能に対してアスペクト比の影響を改善する。
【００１９】
当業者は、具体的な実施形態を読み、添付の図面を見ると、追加の特徴および利点を認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
以下、図面を参照しながら実施例について説明する。図面は、基本原理を説明するものであり、基本原理の理解に必要な点のみを示す。図面は、必ずしも一定の比率の縮尺で描かれてはいない。図面では、同一の符号で類似の特徴を表す。
【００２１】
【図１】図１は、先行技術の窒化ガリウム半導体デバイスの平面模式図を示す。
【図２】図２は、先行技術において放熱面積が増加された窒化ガリウム半導体デバイスの平面模式図を示す。
【図３Ａ−３Ｄ】図３Ａ〜３Ｄは、本発明の第１実施例による半導体デバイスの平面模式図を示す。
【図４】図４は、本発明の第２施例による半導体デバイスの平面模式図を示す。
【図５Ａ−５Ｃ】図５Ａ〜５Ｃは、本発明の第２施例による半導体デバイスの平面模式図を示す。
【図６Ａ−６Ｅ】図６Ａ〜６Ｅは、本発明の第３実施例による半導体デバイスの平面模式図を示す。
【図７】図７は、本発明の第４実施例による半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面及び具体的な実施形態を参照しながら、本発明の技術案についてさらに説明する。「下面」や「下方」、「〜下」、「より低い」、「上方」、「〜上」、「より高い」などの空間関係用語は、説明の都合上、一方の要素が他方の要素に対する位置を説明するが、これらの用語は、図面に示された配向と異なる配向も表し、デバイスの異なる配向を含むことが意図される。なお、例えば、「一方の要素が他方の要素の上／下に位置する」は、この２つの要素が直接接触してもよく、２つの要素の間に介在された他の要素があってもよいことを意味する。なお、「第１」や「第２」などの用語は、個々の要素、領域又は部分などを説明するために使用されるが、これらを限定するように使用されるべきではない。明細書を通して同様の要素は同様の用語で示される。
【００２３】
＜第１実施例＞
図３Ａ〜３Ｄは、本発明の第１実施例による半導体デバイスの平面模式図を示す。図３Ａ〜３Ｄに示すように、前記半導体デバイスＤ１は、活性領域ａと、受動領域ｂとを備える。前記活性領域ａは、複数の活性領域ユニット（例えば、ａ１とａ２）を備える。前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設され、前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設される。
【００２４】
本実施例では、前記半導体デバイスＤ１の長手方向は、Ｘ方向として指定され、前記半導体デバイスＤ１の幅方向は、Ｙ方向として指定される。Ｘ方向は、Ｙ方向に対して垂直である。
【００２５】
前記活性領域ａ以外の領域は、受動領域である。前記活性領域ａの下方には、二次元電子ガス、電子又はホールが存在し、半導体デバイスの動作領域である。前記受動領域ｂの下方は、メサエッチ工程（ＭＥＳＡ  ｅｔｃｈ）、イオン注入工程及び／又は酸化分離工程によって、下方の二次元電子ガス、電子又はホールが除去又は分離され、半導体デバイスの内部動作領域ではない。活性領域ａにおける複数の活性領域ユニットのソース、ゲート又はドレインを接続して１つの大きい半導体デバイスを形成するように、受動領域ｂにおいていくつかの回路線を配置してもよい。
【００２６】
さらに、前記複数の活性領域ユニット（例えば、ａ１とａ２）における任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスＤ１の長手方向にお互いに重ねられ（例えば、図３Ａ）又はお互いに重ねられなく（例えば、図３Ｂ、図３Ｃと図３Ｄ）、さらに、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスＤ１の幅方向にお互いに重ねられ（例えば、図３Ａ）又はお互いに重ねられない（例えば、図３Ｂ、図３Ｃと図３Ｄ）。
【００２７】
前記半導体デバイスＤ１の材料は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムガリウム、窒化アルミニウムインジウムガリウム、ヒ化ガリウム、炭化珪、ダイヤモンド、サファイア又はシリコンの１つの材料又は複数の材料の任意の組み合わせであってもよい。炭化珪材料の熱伝導率は高いので、炭化珪材料が好ましい。このようにして、前記半導体デバイスの活性領域ａ内に生じた熱を、発熱源のない周囲受動領域ｂへ迅速に横方向伝導することができる。したがって、放熱を速め、デバイスの内部温度を低める。
【００２８】
なお、本実施例は、前記半導体デバイスを例示的に説明するものに過ぎない。前記半導体デバイスの活性領域における各活性領域ユニットの構造は、複数の種類を有してもよい。例えば、各活性領域ユニットは、ソース、ゲート及び／又はドレインを含んでよく、１つのゲート、ソース及びゲートのみを含んでよく、重複配設された、指状挿入などの形状で分布する複数のゲート、ソース及びゲートを含んでもよい。したがって、本実施例は、本発明の半導体構造を限定するものではない。
【００２９】
上記の半導体デバイスは本発明を解釈するだけのために提供されており、本発明を限定することを意味していないことが理解されるべきである。図３Ａ〜３Ｄは、前記活性領域ａにおける２つの活性領域ユニットを例示的に示すが、前記半導体デバイスの前記活性領域は、必ずしも２つの活性領域ユニット（ａ１とａ２）を含まなくてもよい。本実施例は、単なる好ましい実施例であり、前記活性領域における活性領域ユニットの数を限定することには用いられない。したがって、図３Ａ〜３Ｄに示された半導体デバイスの例示的な構造は、本発明の実施例を限定するものではない。
【００３０】
本発明の実施例による半導体デバイスには、複数の活性領域ユニットが前記半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設され、複数の活性領域ユニットが前記半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設される。一方で、半導体デバイスの放熱面積を増大させ、活性領域における放熱を速めて、半導体デバイスの内部温度を低下させ、半導体デバイスの内部温度分布を均一にする。他方で、半導体デバイスのアスペクト比を改善し、半導体デバイスの歩留まりを向上することができる。
【００３１】
＜第２実施例＞
図４は、本発明の第２実施例による半導体デバイスの平面模式図を示す。図４に示すように、前記半導体デバイスＤ２は、活性領域と、受動領域ｂとを備える。前記活性領域以外の領域は、受動領域ｂである。前記活性領域は、複数の活性領域ユニット（例えば、ａ１、ａ２、ａ３とａ４）を備える。前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設され、前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設される。
【００３２】
前記半導体デバイスＤ２の活性領域は、複数の活性領域ユニット（例えば、ａ１、ａ２、ａ３とａ４）を備える。半導体デバイスの幅方向には、複数の活性領域ユニット（例えば、ａ１、ａ２、ａ３とａ４）が互い違いに配設される。また、隣接する２つの活性領域ユニット（例えば、ａ１とａ２、ａ２とａ３、ａ３とａ４）は、半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設される。半導体デバイスの長手方向には、前記複数の活性領域ユニット（例えば、ａ１、ａ２、ａ３とａ４）が互い違いに配設され、つまり、複数の活性領域ユニットが半導体デバイスの長手方向に少なくとも２つの列に分けられる（例えば、ａ１とａ２は半導体デバイスの長手方向に異なる２列に位置する）。また、隣接する２つの活性領域は半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設される。したがって、半導体の長さが増加されるが、半導体デバイスの幅は変わらない。
【００３３】
好ましくは、前記半導体デバイスＤ２の表面は、前記活性領域に位置するソース１１、ドレイン１２及びゲート１３と、前記受動領域に位置するドレイン相互接続金属１４及びゲート相互接続金属１３１とをさらに備え、前記活性領域におけるソース１１、ゲート１３及びドレイン１２は、前記活性領域ユニットにおいて分布される。
【００３４】
前記ソース１１及びドレイン１２はオーム接触電極である。さらに、ドレイン相互接続金属１４を介して活性領域におけるドレイン１２がお互いに接続され、ゲート相互接続金属１３１を介して活性領域におけるゲート１３がお互いに接続されることで、全体として大型サイズである１つのデバイスを形成し、半導体デバイスが大きなパワーを出力することができる。
【００３５】
本実施例では、前記ドレイン相互接続金属１４及び前記ゲート相互接続金属１３１には、リードパッド（ＰＡＤ）１５をさらに含んでもよく、リードＰＡＤ１５を介して外部信号を前記半導体デバイスＤ２に伝送する。リードＰＡＤ１５の材料は、金属であってもよい。前記リードＰＡＤ１５は、ゲート１３又はドレイン１２と電気接続する長さが等しいことが好ましく、つまり、ゲート１３又はドレイン１２に転送された信号は、同位相であることが好ましい。
【００３６】
好ましくは、本実施例では、前記半導体デバイスＤ２のソースは、異なる相互接続方式で接続されてもよい。詳細について図５Ａ〜図５Ｃを参照し、図５Ａ〜図５Ｃは本発明の第２実施例による半導体デバイスの平面図である。
【００３７】
図５Ａに示すように、前記受動領域ｂ内には、ドレイン相互接続金属１４、ゲート相互接続金属１３１及びソース相互接続金属１１１が設けられる。前記半導体デバイスＤ２の背面には、グランド電極（図示せず）が設けられる。前記半導体デバイスＤ２は、前記ソース相互接続金属１１１と前記グランド電極との間に位置する、前記半導体デバイスＤ２を貫く第１貫通孔１６をさらに備える。各ソース１１は、ソース相互接続金属１１１及び前記第１貫通孔１６を介して前記グランド電極に電気接続される。
【００３８】
図５Ｂに示すように、前記半導体デバイスの背面には、グランド電極（図示せず）が設けられる。前記半導体デバイスＤ２は、前記ソース１１と前記グランド電極との間に位置する、前記半導体デバイスＤ２を貫く第２貫通孔１７をさらに備える。前記ソース１１は、前記第２貫通孔１７を介して前記グランド電極に電気接続される。
【００３９】
図５Ｃに示すように、前記半導体デバイスＤ２のソース１１は、エアブリッジ１１２を介してソース相互接続金属１１１に接続される。前記エアブリッジ１１２は、前記ゲート相互接続金属１３１の上方を横架する。ソース相互接続金属１１１は、前記エアブリッジ１１２、前記ソース相互接続金属１１１及び第１貫通孔１６を介して前記グランド電極に電気接続される。
【００４０】
上述された半導体デバイスは、本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。全ての半導体デバイスの活性領域ユニット内には、３つのソース１１と、４つのゲート１３と、２つのドレイン１２とが含まれるが、これらに限られない。同様に、前記半導体デバイス内には、４つの活性領域ユニットが含まれてもよいが、これらに限られない。本実施例は、１つの好ましい実施例に過ぎず、各活性領域ユニットにおけるソース１１、ゲート１３及びドレイン１２の数量及び活性領域に含まれる活性領域ユニットの数量を限定することに用いられる。あるいは、図４及び図５Ａ〜５Ｃは半導体デバイスの構造と配線の一種類のみを示すが、この構造に限定されることを意味するものではない。したがって、図４及び図５Ａ〜５Ｃによる半導体デバイスの例示的な構造で本発明の実施例を限定するものではない。
【００４１】
本発明の実施例の半導体デバイスによれば、一方で、半導体デバイスの放熱面積を増加することで、放熱を速め、半導体デバイスの内部温度を低下し、半導体デバイスの内部温度分布の均一性を向上することができ、他方で、半導体デバイスのアスペクト比を改善し、次の工程（例えば、切断やパッケージなど）の難度を低下し、半導体デバイスの歩留まりを向上することができる。また、半導体デバイスの性能と信頼性を確保することができれば、デバイスサイズをさらに増大し、出力パワーを向上させることができる。
【００４２】
＜第３実施例＞
図６Ａ〜６Ｅは、本発明の第３実施例による半導体デバイスの平面模式図を示す。本発明の第３実施例は、上述の実施例に基づいて、以下図６Ａ〜６Ｅを参照しながら本発明の第３実施例について説明する。
【００４３】
図６Ａに示すように、図６Ａでは、前記半導体デバイスＤ３の活性領域は、複数の活性領域ユニット（例えば、ａ１、ａ２、ａ３とａ４）を備える。各活性領域ユニット内には、ソース１１と、ゲート１３と、ドレイン１２とが含まれる。前記ソース１１、ゲート１３及びドレイン１２は、前記活性領域ユニットにおいて局部的に指状挿入構造を形成する。任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、半導体デバイスの長手方向及び幅方向のいずれにも重ならない。具体的には、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、半導体デバイスの長手方向に完全にずらされており、前記半導体デバイスの幅方向に部分的にずらされている（例えば、ａ１とａ２）。このようにする利点は以下のとおりである。半導体デバイスの幅方向に隣の２つの活性領域ユニットの距離を短縮することができ、したがって、半導体デバイスから生じる熱が大きすぎない場合、受動領域ｂの面積を少し小さくしてもよい。これによって、半導体デバイスの活性領域の面積が受動領域ｂの面積よりも大きくなり、半導体デバイス全体の面積を節約し、ウェハ材料全体の生産量を向上する。
【００４４】
図６Ｂに示すように、図６Ｂでは、前記半導体デバイスＤ３の活性領域において、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの長手方向に重なっており、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向に重なっている（例えば、ａ１とａ２）。一方の活性領域ユニットのソース１１及び他方の活性領域ユニットのソース１１は、対応して重なっている。図６Ｂによっても、半導体デバイスの受動領域ｂの面積を減少することができ、ウェハ材料の生産量を向上することができる。
【００４５】
図６Ｃに示すように、図６Ｃでは、前記半導体デバイスＤ３の活性領域は、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向及び長手方向のいずれにも重ならない。具体的には、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、半導体デバイスの幅方向に完全にずらされており、前記半導体デバイスの長手方向に部分的にずらされている（例えば、ａ１とａ２）。
【００４６】
図６Ｄに示すように、図６Ｄでは、前記半導体デバイスＤ３の活性領域は、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向及び長手方向のいずれにも重ならない。具体的には、任意の隣接する２つの活性領域ユニットは、半導体デバイスの幅方向に完全にずらされており、前記半導体デバイスの長手方向にも完全にずらされている（例えば、ａ１とａ２）。このようにして、半導体デバイスの受動領域ｂの面積は、活性領域よりも大きくなる。半導体デバイスから生じる熱が大きすぎる場合、受動領域ｂの面積をさらに増大してもよい。このようにして、前記半導体デバイスの活性領域ａ内に生じた熱を、発熱源のない周囲受動領域ｂへ迅速に横方向伝導することができる。したがって、放熱を速め、半導体デバイスの内部温度を低める。
【００４７】
なお、前記半導体デバイスの複数の活性領域ユニットは、上述の図６Ａ〜６Ｄに示した半導体デバイスの隣接する２つ活性領域ユニットの任意の組み合わせであってもよい。本実施例は、単なる好ましい実施例であり、本発明を限定するものではない。
【００４８】
なお、本発明の実施例において、半導体デバイスの長手方向及び幅方向における活性領域ユニットの数量は限定されない。例えば、図６Ｅに示すように、複数の活性領域ユニット（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４とａ５）は半導体デバイスＤ３の幅方向に互い違いに配設され、複数の活性領域ユニットは前記半導体デバイスＤ３の長手方向に互い違いに配設され、複数の活性領域ユニットは３列に分けられて配設される。このようにして、前記半導体デバイスＤ３がより長くなり、半導体デバイスＤ３の長手方向における受動領域ｂの面積がより大きくなり、放熱効果がより良くなり、半導体デバイスの内部温度の均一性をさらに向上させ、半導体デバイスのアスペクト比がさらに減少する。
【００４９】
本発明の実施例による半導体デバイスは、半導体デバイスの長手方向及び幅方向に複数の活性領域ユニットを互い違いに配設する方式をそれぞれ変更することで、活性領域の面積及び受動領域の面積を柔軟に変更することができ、半導体デバイスのアスペクト比を柔軟に変更することができる。
【００５０】
＜第４実施例＞
図７は、本発明の第４実施例による半導体デバイスの製造方法のフローチャートを示す。当該半導体デバイスの製造方法は、本発明の実施例による前記半導体デバイスを製造することに用いられる。以下、前記半導体デバイスの製造方法について詳しく説明する。
【００５１】
ステップＳ１において、活性領域及び受動領域を形成する。前記活性領域は、複数の活性領域ユニットを備える。前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設され、前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設される。
【００５２】
前記活性領域の下方には、二次元電子ガス、電子又はホールが存在し、半導体デバイスの動作領域である。前記受動領域の下方は、メサエッチ工程（ＭＥＳＡ  ｅｔｃｈ）、イオン注入工程及び／又は酸化分離工程によって、下方の二次元電子ガス、電子又はホールが除去され、半導体デバイスの内部動作領域ではない。活性領域の要素を接続して１つの大きい半導体デバイスを形成するように、受動領域においていくつかの回路線を配置してもよい。
【００５３】
前記活性領域の面積は、前記受動領域の面積に等しくてもよく、前記活性領域の面積は、前記受動領域の面積よりも小さくてもよく、前記活性領域の面積は、前記受動領域の面積よりも大きくてもよい。
【００５４】
メサエッチ工程、イオン注入工程及び／又は酸化分離工程を利用して前記半導体デバイスの活性領域及び受動領域を形成することができる。
【００５５】
好ましくは、前記半導体デバイスの製造方法は、ステップＳ２〜Ｓ３をさらに含んでもよい。
【００５６】
ステップＳ２において、前記半導体デバイスの表面における活性領域内に、ソース、ゲート及びドレインを形成し、前記活性領域の活性領域ユニット内に、前記活性領域内のソース、ゲート及びドレインを分布する。
【００５７】
ステップＳ３において、前記半導体デバイスの表面における受動領域内に、ドレイン相互接続金属、ゲート相互接続金属及び／又はソース相互接続金属を形成する。
【００５８】
このステップにおいて、受動領域内に位置するドレイン相互接続金属を介して、前記活性領域内のドレインをお互いに接続し、受動領域内に位置するゲート相互接続金属を介して、前記活性領域内のゲートをお互いに接続する。
【００５９】
さらに、前記ドレイン相互接続金属上又は前記ゲート相互接続金属上にリードＰＡＤを形成してもよく、前記リードＰＡＤを介して信号を前記半導体デバイスに出力する。
【００６０】
さらに、前記半導体デバイスの背面にグランド電極を形成してもよい。
【００６１】
さらに、受動領域内にソース相互接続金属を形成し、ソース相互接続金属を介して各ソースを受動領域に接続し、前記ソース相互接続金属と前記グランド電極との間に前記半導体デバイスを貫く第１貫通孔を形成し、前記ソース相互接続金属及び前記第１貫通孔を介して各前記ソースを前記グランド電極に電気接続する。
【００６２】
あるいは、前記半導体デバイスの活性領域におけるソースと、前記グランド電極との間に、前記半導体デバイスを貫く第２貫通孔を形成してもよく、前記第２貫通孔を介して前記ソースを前記グランド電極に電気接続する。
【００６３】
あるいは、受動領域内にエアブリッジを形成してもよく、前記エアブリッジは前記ゲート相互接続金属の上方を横架し、前記エアブリッジと前記ソース相互接続金属と前記第１貫通孔を介して前記ソースを前記グランド電極に電気接続する。
【００６４】
本発明の実施例による半導体デバイスの製造方法は、半導体デバイスに活性領域及び受動領域を形成し、前記活性領域は複数の活性領域ユニットを備え、前記複数の活性領域ユニットを前記半導体デバイスの長手方向及び幅方向に互い違いに配設する。一方で、半導体デバイス全体の長さを増加させ、半導体デバイスの放熱面積を増大させ、個々の局部活性領域ユニットの生じた熱が少なく且つ周囲の受動領域により迅速に放熱されできるため、放熱を速め、半導体デバイスの内部温度を低下させ、半導体デバイスの内部温度分布を均一にする。他方で、半導体デバイス全体の長さが増加するが、半導体デバイスの幅は増加しないために、半導体デバイス全体のアスペクト比を減少し、次の工程（例えば、切断とパッケージなど）の難度を低下させ、デバイスの歩留まりを向上させ、デバイス性能に対してアスペクト比の影響を改善する。
【００６５】
本発明は、上述の例示した実施例の詳細に限定されるものではなく、本発明の趣旨又は基本的な特徴を逸脱しない範囲で他の具体的な形態により実現されることができることは、当業者には明らかであろう。したがって、どの視点から見ても、上述の実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明を制限するものではない。本発明の範囲は、明細書ではなく、請求の範囲により決定される。したがって、請求項の均等物の意味及び範囲に入る全ての変更は、本発明の範囲に含まれることが意図されている。請求項における参照符号は、請求項を限定するものと解釈されるべきではない。
【００６６】
なお、本明細書が実施形態により説明されたが、各実施形態が１つの独立の技術案のみを含むことではないことは理解されるべきである。当業者は、明確にするために上述の方式で明細書を説明したが、明細書を全体として、各実施例の技術案が組み合わせられることで他の実施形態を形成することと理解すべきである。
【００６７】
本発明は、半導体デバイス及びその製造方法を開示されている。前記半導体デバイスは、活性領域と、受動領域とを備え、前記活性領域は、複数の活性領域ユニットを備え、前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの長手方向に互い違いに配設され、前記複数の活性領域ユニットは、前記半導体デバイスの幅方向に互い違いに配設される。本発明は、半導体デバイス全体の長さを増加し、半導体デバイスの放熱面積を増大し、放熱を速めて、半導体デバイスの内部温度分布を均一にし、半導体デバイスのアスペクト比を減少し、デバイス性能に対してアスペクト比の影響を低減して、次の工程の難度を低下する。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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