(57)【要約】【課題】高電子移動度トランジスタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】バッファ層と、バッファ層上に形成され、２ＤＥＧ（２−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｇａｓ）チャネルを含むチャネル層と、チャネル層上に形成されたチャネル供給層と、チャネル供給層上に形成されたソース電極、ドレイン電極及びゲート電極と、ソース電極に連結されるソースコンタクトパッドと、ドレイン電極に連結されるドレインコンタクトパッドと、ゲート電極に連結されるゲートコンタクトパッドと、を備え、ソースコンタクトパッド、ドレインコンタクトパッド及びゲートコンタクトパッドのうち何れか一つまたは二つは、バッファ層の外面上に備えられ、残りは、他の方向に備えられた高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。 【選択図】図１
2013187546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッファ層と、
前記バッファ層上に形成され、２ＤＥＧチャネルを含むチャネル層と、
前記チャネル層上に形成されたチャネル供給層と、
前記チャネル供給層上に形成されたソース電極、ドレイン電極及びゲート電極と、
前記ソース電極に連結されるソースコンタクトパッドと、
前記ドレイン電極に連結されるドレインコンタクトパッドと、
前記ゲート電極に連結されるゲートコンタクトパッドと、を備え、
前記ソースコンタクトパッド、前記ドレインコンタクトパッド及び前記ゲートコンタクトパッドのうち何れか一つまたは二つは、前記バッファ層の外面上に備えられ、残りは、他の方向に備えられたＨＥＭＴ。
【請求項２】
前記ソースコンタクトパッドと前記ゲートコンタクトパッドは、前記バッファ層の外面上に備えられ、前記ドレインコンタクトパッドは、他の方向に備えられることを特徴とする請求項１に記載のＨＥＭＴ。
【請求項３】
前記バッファ層の外面上に備えられたコンタクトパッドは、前記バッファ層、前記チャネル層及び前記チャネル供給層を貫通して当該電極に連結されることを特徴とする請求項１または２に記載のＨＥＭＴ。
【請求項４】
前記ドレインコンタクトパッドと前記ゲートコンタクトパッドは、前記バッファ層の外面上に備えられ、前記ソースコンタクトパッドは、他の方向に備えられることを特徴とする請求項１に記載のＨＥＭＴ。
【請求項５】
前記それぞれのコンタクトパッド及び前記それぞれの電極は、前記２ＤＥＧチャネルの外側に備えられたパッドを通じて連結されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のＨＥＭＴ。
【請求項６】
前記他の方向に備えられるコンタクトパッドは、ボンディング金属層、及び前記ボンディング金属層にボンディングされた導電性キャリアウェーハを通じて当該電極に連結されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のＨＥＭＴ。
【請求項７】
前記導電性キャリアウェーハは、シリコン、金属、ＡｌＮまたはＤＢＣであることを特徴とする請求項６に記載のＨＥＭＴ。
【請求項８】
前記ボンディング金属層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｎが含まれた合金であることを特徴とする請求項６または７に記載のＨＥＭＴ。
【請求項９】
前記ソースコンタクトパッド、前記ドレインコンタクトパッド及び前記ゲートコンタクトパッドは、金属パッドまたは高ドーピングシリコンパッドであることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のＨＥＭＴ。
【請求項１０】
シリコン基板上にバッファ層、２ＤＥＧチャネルを含むチャネル層、及びチャネル供給層を順次に形成する工程と、
前記チャネル供給層上に、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する工程と、
前記ソース電極に連結されるソースコンタクトパッドを形成する工程と、
前記ドレイン電極に連結されるドレインコンタクトパッドを形成する工程と、
前記ゲート電極に連結されるゲートコンタクトパッドを形成する工程と、を含み、
前記ソースコンタクトパッド、前記ドレインコンタクトパッド及び前記ゲートコンタクトパッドのうち何れか一つまたは二つは、前記バッファ層の外面上に形成され、残りは、他の方向に形成されるＨＥＭＴの製造方法。
【請求項１１】
前記ソースコンタクトパッドと前記ゲートコンタクトパッドは、前記バッファ層の外面上に形成され、前記ドレインコンタクトパッドは、他の方向に形成されることを特徴とする請求項１０に記載のＨＥＭＴの製造方法。
【請求項１２】
前記ドレインコンタクトパッドと前記ゲートコンタクトパッドは、前記バッファ層の外面上に形成され、前記ソースコンタクトパッドは、他の方向に形成されることを特徴とする請求項１０に記載のＨＥＭＴの製造方法。
【請求項１３】
前記バッファ層の外面上にコンタクトパッドを形成する工程は、
前記バッファ層、前記チャネル層及び前記チャネル供給層を貫通して前記コンタクトパッドと関連した電極を露出させるビアホールを形成する工程と、
前記コンタクトパッドの物質で前記ビアホールを満たす工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１０から１２の何れか１項に記載のＨＥＭＴの製造方法。
【請求項１４】
前記それぞれのコンタクトパッド及び前記それぞれの電極は、前記２ＤＥＧチャネルの外側に形成されたパッドを通じて連結されることを特徴とする請求項１０から１３の何れか１項に記載のＨＥＭＴの製造方法。
【請求項１５】
前記他の方向にコンタクトパッドを形成する工程は、
前記他の方向に形成されるコンタクトパッドと関連した前記電極に連結されるボンディング金属層を形成する工程と、
前記ボンディング金属層に導電性キャリアウェーハを付着させる工程と、
前記導電性キャリアウェーハ上に、前記他の方向に形成されるコンタクトパッドを形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１０から１４の何れか１項に記載のＨＥＭＴの製造方法。
【請求項１６】
前記導電性キャリアウェーハは、シリコン、金属、ＡｌＮまたはＤＢＣであることを特徴とする請求項１５に記載のＨＥＭＴの製造方法。
【請求項１７】
前記ボンディング金属層は、Ｃｕ、ＡｕまたはＳｎが含まれた合金であることを特徴とする請求項１５または１６に記載のＨＥＭＴの製造方法。
【請求項１８】
前記ソースコンタクトパッド、前記ドレインコンタクトパッド及び前記ゲートコンタクトパッドは、金属パッドまたは高ドーピングシリコンパッドであることを特徴とする請求項１０から１７の何れか１項に記載のＨＥＭＴの製造方法。
【請求項１９】
順次に積層されたバッファ層、２ＤＥＧチャネルを含むチャネル層、及びチャネル供給層を含み、相互離隔され、前記バッファ層、前記チャネル層及び前記チャネル供給層を貫通して拡張する第１及び第２ホールを限定するスタックと、
前記チャネル供給層の第１表面に沿って相互離隔された第１電極、第２電極及び第３電極と、
前記バッファ層上に備えられ、前記スタックの前記第１ホールを通じて前記第１電極まで拡張する第１パッドと、
前記バッファ層上に備えられ、前記スタックの前記第２ホールを通じて前記第２電極まで拡張する第２パッドと、
前記スタックの下側に備えられ、前記第３電極に電気的に連結された第３パッドと、を備えるＨＥＭＴ。
【請求項２０】
前記第３パッド上に備えられ、導電性物質を含むキャリアウェーハと、
前記キャリアウェーハ上に備えられ、前記第３電極を露出させる第３ホールを限定し、前記第１電極、前記第２電極及び前記チャネル供給層のうち少なくとも一つと、キャリアウェーハとの間に備えられた保護層と、
前記第３ホールを通じて拡張されて、前記キャリアウェーハ及び前記第３電極に連結された金属層と、をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載のＨＥＭＴ。
【請求項２１】
前記第２電極は、前記チャネル供給層の第１表面に沿って、前記第１電極と前記第３電極との間に備えられ、
前記第１パッドは、前記スタックの第１ホールを通じて前記第１電極から垂直に拡張され、前記バッファ層上で水平に拡張され、
前記第２パッドは、前記スタックの第２ホールを通じて前記第２電極から垂直に拡張され、前記バッファ層上で水平に拡張され、
前記第１及び第２パッドは、前記バッファ層上で相互離隔されることを特徴とする請求項１９または２０に記載のＨＥＭＴ。
【請求項２２】
前記第３電極は、前記チャネル供給層の第１表面に沿って、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、
前記第１パッドは、前記スタックの第１ホールを通じて前記第１電極から垂直に拡張され、前記バッファ層上で水平に拡張され、
前記第２パッドは、前記スタックの第２ホールを通じて前記第２電極から垂直に拡張され、前記バッファ層上で水平に拡張され、
前記第１及び第２パッドは、前記バッファ層上で相互離隔されることを特徴とする請求項１９または２０に記載のＨＥＭＴ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー素子に関し、さらに詳細には、高電子移動度トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電子移動度トランジスタ(Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＨＥＭＴ)は、パワー素子の一つである。ＨＥＭＴは、チャネル層にキャリア(ｃａｒｒｉｅｒ)として使われる２次元電子ガス(２−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｇａｓ：２ＤＥＧ)を含む。２ＤＥＧがキャリアとして使われるので、ＨＥＭＴの移動度は、一般のトランジスタより遥かに高い。
【０００３】
ＨＥＭＴは、広いバンドギャップ(Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ Ｇａｐ)を有する化合物半導体を含む。したがって、ＨＥＭＴの絶縁破壊電圧(Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ)は、一般のトランジスタより高い。
【０００４】
ＨＥＭＴの絶縁破壊電圧は、２ＤＥＧを含む化合物半導体層、例えば、ＧａＮ層の厚さに比例して増加する。したがって、ＧａＮ層の厚さを厚く形成して、ＨＥＭＴの絶縁破壊電圧を高めることができる。
【０００５】
しかし、ＧａＮ層の厚さを厚く形成するのには長時間かかるので、ＨＥＭＴの生産性が低下する恐れがある。したがって、シリコン基板を除去する方法が、ＨＥＭＴの絶縁破壊電圧を高めるために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、パッケージングの容易な高電子移動度トランジスタ(Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭＴ)を提供することである。
【０００７】
本発明が解決しようとする他の課題は、上述のＨＥＭＴの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を達成するために、本発明の一実施形態によるＨＥＭＴは、バッファ層と、バッファ層上に形成され、２ＤＥＧチャネルを含むチャネル層と、前記チャネル層上に形成されたチャネル供給層と、前記チャネル供給層上に形成されたソース電極、ドレイン電極及びゲート電極と、前記ソース電極に連結されるソースコンタクトパッドと、前記ドレイン電極に連結されるドレインコンタクトパッドと、前記ゲート電極に連結されるゲートコンタクトパッドと、を備え、前記ソースコンタクトパッド、前記ドレインコンタクトパッド及び前記ゲートコンタクトパッドのうち何れか一つまたは二つは、前記バッファ層の外面上に備えられ、残りは、他の方向に備えられる。
【０００９】
上述のＨＥＭＴにおいて、前記ソースコンタクトパッドと前記ゲートコンタクトパッドは、前記バッファ層の外面上に備えられ、前記ドレインコンタクトパッドは、他の方向に備えられる。
【００１０】
前記バッファ層の外面上に備えられたコンタクトパッドは、前記バッファ層、前記チャネル層及び前記チャネル供給層を貫通して当該電極に連結される。
【００１１】
前記ドレインコンタクトパッドと前記ゲートコンタクトパッドは、前記バッファ層の外面上に備えられ、前記ソースコンタクトパッドは、他の方向に備えられる。
【００１２】
前記それぞれのコンタクトパッド及び前記それぞれの電極は、前記２ＤＥＧチャネルの外側に備えられたパッドを通じて連結される。
【００１３】
前記他の方向に備えられるコンタクトパッドは、ボンディング金属層及び前記ボンディング金属層にボンディングされた導電性キャリアウェーハを通じて当該電極に連結される。この時、前記導電性キャリアウェーハは、シリコン、金属、ＡｌＮまたはＤＢＣ(Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｏｎｄｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ)である。また、前記ボンディング金属層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｎが含まれた合金である。
【００１４】
前記ソースコンタクトパッド、前記ドレインコンタクトパッド及び前記ゲートコンタクトパッドは、金属パッドまたは高ドーピングシリコンパッドである。
【００１５】
本発明の他の実施形態によるＨＥＭＴは、順次に積層されたバッファ層、２ＤＥＧチャネルを含むチャネル層、及びチャネル供給層を含み、相互離隔され、前記バッファ層、前記チャネル層及び前記チャネル供給層を貫通して拡張する第１及び第２ホールを限定するスタックと、前記チャネル供給層の第１表面に沿って相互離隔された第１電極、第２電極及び第３電極と、前記バッファ層上に備えられ、前記スタックの前記第１ホールを通じて前記第１電極まで拡張する第１パッドと、前記バッファ層上に備えられ、前記スタックの前記第２ホールを通じて前記第２電極まで拡張する第２パッドと、前記スタックの下側に備えられ、前記第３電極に電気的に連結された第３パッドと、を備える。
【００１６】
このようなＨＥＭＴは、前記第３パッド上に備えられ、導電性物質を含むキャリアウェーハと、前記キャリアウェーハ上に備えられ、前記第３電極を露出させる第３ホールを限定し、前記第１電極、前記第２電極及び前記チャネル供給層のうち少なくとも一つとキャリアウェーハとの間に備えられた保護層と、前記第３ホールを通じて拡張されて、前記キャリアウェーハ及び前記第３電極に連結された金属層と、をさらに備える。
【００１７】
前記第２電極は、前記チャネル供給層の第１表面に沿って、前記第１電極と前記第３電極との間に備えられ、前記第１パッドは、前記スタックの第１ホールを通じて前記第１電極から垂直に拡張され、前記バッファ層上で水平に拡張され、前記第２パッドは、前記スタックの第２ホールを通じて前記第２電極から垂直に拡張され、前記バッファ層上で水平に拡張され、前記第１及び第２パッドは、前記バッファ層上で相互離隔される。
【００１８】
前記第３電極は、前記チャネル供給層の第１表面に沿って、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、前記第１パッドは、前記スタックの第１ホールを通じて前記第１電極から垂直に拡張され、前記バッファ層上で水平に拡張され、前記第２パッドは、前記スタックの第２ホールを通じて前記第２電極から垂直に拡張され、前記バッファ層上で水平に拡張され、前記第１及び第２パッドは、前記バッファ層上で相互離隔される。
【００１９】
また、上述の課題を達成するために、本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法は、シリコン基板上にバッファ層、２ＤＥＧチャネルを含むチャネル層、及びチャネル供給層を順次に形成する工程と、前記チャネル供給層上にソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する工程と、前記ソース電極に連結されるソースコンタクトパッドを形成する工程と、前記ドレイン電極に連結されるドレインコンタクトパッドを形成する工程と、前記ゲート電極に連結されるゲートコンタクトパッドを形成する工程と、を含み、前記ソースコンタクトパッド、前記ドレインコンタクトパッド及び前記ゲートコンタクトパッドのうち何れか一つまたは二つは、前記バッファ層の外面上に形成され、残りは、他の方向に形成される。
【００２０】
上述の製造方法において、前記ソースコンタクトパッドと前記ゲートコンタクトパッドは、前記バッファ層の外面上に形成され、前記ドレインコンタクトパッドは、他の方向に形成される。
【００２１】
前記ドレインコンタクトパッドと前記ゲートコンタクトパッドは、前記バッファ層の外面上に形成され、前記ソースコンタクトパッドは、他の方向に形成される。
【００２２】
前記バッファ層の外面上にコンタクトパッドを形成する工程は、前記バッファ層、前記チャネル層及び前記チャネル供給層を貫通して前記コンタクトパッドと関連した電極を露出させるビアホールを形成する工程と、前記コンタクトパッドの物質で前記ビアホールを満たす工程と、をさらに含む。
【００２３】
前記それぞれのコンタクトパッド及び前記それぞれの電極は、前記２ＤＥＧチャネルの外側に形成されたパッドを通じて連結される。
【００２４】
前記他の方向にコンタクトパッドを形成する工程は、前記他の方向に形成されるコンタクトパッドと関連した前記電極に連結されるボンディング金属層を形成する工程と、前記ボンディング金属層に導電性キャリアウェーハを付着させる工程と、前記導電性キャリアウェーハ上に、前記他の方向に形成されるコンタクトパッドを形成する工程と、をさらに含む。
【００２５】
上述の製造方法において、前記導電性キャリアウェーハは、シリコン、金属、ＡｌＮまたはＤＢＣであり、前記ボンディング金属層は、Ｃｕ、ＡｕまたはＳｎが含まれた合金であり、前記ソースコンタクトパッド、前記ドレインコンタクトパッド及び前記ゲートコンタクトパッドは、金属パッドまたは高ドーピングシリコンパッドである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、本発明の一実施形態によるＨＥＭＴは、チャネル層下にシリコン基板を備えていないため、高い絶縁破壊電圧を有することができる。また、該ＨＥＭＴは、コンタクトパッドを含むが、コンタクトパッドのうち何れか一つは、該ＨＥＭＴの第１面に備えられ、残りは、該ＨＥＭＴの第２面に備えられる。第１面の方向は、第２面の方向と逆である。したがって、既存のパッケージング工程を利用することができるので、既存のＨＥＭＴに比べて、パッケージング工程が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態によるＨＥＭＴを示す断面図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態によるＨＥＭＴを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態による高電子移動度トランジスタ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭＴ）及びその製造方法を、添付した図面を参照して詳細に説明する。ここで、図面に示す層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して示した。
【００２９】
まず、本発明の一実施形態によるＨＥＭＴを説明する。
【００３０】
図１を参照すれば、チャネル供給層２６、チャネル層２４及びバッファ層２２が順次に積層されている。チャネル供給層２６の下面にソース電極３０Ｓ、ゲート電極３０Ｇ及びドレイン電極３０Ｄが備えられている。ゲート電極３０Ｇに対して、ドレイン電極３０Ｄよりソース電極３０Ｓがさらに近く位置する。ソース電極３０Ｓ、ゲート電極３０Ｇ及びドレイン電極３０Ｄは、保護層３２で覆われている。保護層３２に、ドレイン電極３０Ｄが露出される第１ビアホール３６が形成されている。保護層３２の下面には、第１ビアホール３６を満たすボンディング金属層３８が備えられている。ボンディング金属層３８の下面にキャリアウェーハ４０がボンディングされている。キャリアウェーハ４０は、高い導電度を有する。キャリアウェーハ４０の下面にドレインコンタクトパッド５０Ｄが備えられている。チャネル供給層２６、チャネル層２４及びバッファ層２２からなる積層物に第２及び第３ビアホール４６,４８が形成されている。第２ビアホール４６を通じてソース電極３０Ｓが露出される。第３ビアホール４８を通じてゲート電極３０Ｇが露出される。バッファ層２２の上にソースコンタクトパッド５０Ｓとゲートコンタクトパッド５０Ｇが備えられている。ソースコンタクトパッド５０Ｓは、第２ビアホール４６を満たし、ソース電極３０Ｓに連結される。ゲートコンタクトパッド５０Ｇは、第３ビアホール４８を満たし、ゲート電極３０Ｇに連結される。上述の説明では、便宜上、ソースコンタクトパッド５０Ｓとゲートコンタクトパッド５０Ｇは、それぞれソース電極３０Ｓとゲート電極３０Ｇに連結されると説明し、図１にも、便宜上、そのように示したが、ソース電極３０Ｓとゲート電極３０Ｇは、それぞれソースパッド３０Ｓ１(図３)とゲートパッド３０Ｇ１を代替したものである。したがって、実際には、第２ビアホール４６を通じてソースパッド３０Ｓ１(図３)が露出され、ソースコンタクトパッド５０Ｓは、ソースパッド３０Ｓ１に連結される。そして、第３ビアホール４８を通じてゲートパッド３０Ｇ１(図３)が露出され、ゲートコンタクトパッド５０Ｇは、ゲートパッド３０Ｇ１に連結される。また、実際には、第１ビアホール３６を通じては、ドレイン電極３０Ｄではなく、ドレインパッド３０Ｄ１(図３)が露出され、ボンディング金属層３８は、第１ビアホール３６を通じてドレインパッド３０Ｄ１(図３)に連結される。前述した部材の材料については、後述する製造方法で説明する。
【００３１】
次いで、図２ないし図１４を参照して、本発明の一実施形態によるＨＥＭＴの製造方法を説明する。
【００３２】
図２を参照すれば、基板２０上にバッファ層２２ａを形成する。基板２０は、シリコン基板である。バッファ層２２ａは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎを含む窒化物層であり得る。また、バッファ層２２ａは、順次に積層された複数の窒化物層を含む層でもある。この時、上述の複数の窒化物層のそれぞれは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎを含む。バッファ層２２ａ上にチャネル層２４ａを形成する。チャネル層２４ａは、エピタキシ(ｅｐｉｔａｘｙ)方法で形成する。バッファ層２２ａは、基板２０とチャネル層２４ａとの物性特性の差を緩和させる。例えば、バッファ層２２ａによって、基板２０とチャネル層２４ａとの熱膨張係数の差が緩和される。また、バッファ層２２ａは、チャネル層２４ａのシード層(Ｓｅｅｄ Ｌａｙｅｒ)として使われることもある。チャネル層２４ａは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物層で形成できるが、例えば、ＧａＮ層で形成することができる。チャネル層２４ａ上にチャネル供給層２６ａを形成する。チャネル供給層２６ａは、エピタキシ方法で形成する。チャネル供給層２６ａのバンドギャップ(ｂａｎｄｇａｐ)及び分極率(Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ)は、チャネル層２４ａより大きい。チャネル供給層２６ａとチャネル層２４ａとのバンドギャップ及び分極率の差によって、チャネル層２４ａに２次元電子ガス(２ＤＥＧ)(点線)が発生する。２ＤＥＧは、チャネルキャリアとして使われる。２ＤＥＧは、チャネル層２４ａ及びチャネル供給層２６ａの界面下に存在する。チャネル供給層２６ａは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物層で形成できるが、例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎの窒化物を積層して形成してもよく、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎのうち少なくとも一つの混合物を含む窒化物を積層して形成してもよい。例えば、チャネル供給層２６ａは、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのうち一つを含む。チャネル供給層２６ａ上にソース電極３０Ｓ、ゲート電極３０Ｇ及びドレイン電極３０Ｄを形成する。ソース電極３０Ｓとゲート電極３０Ｇとの間隔は、ドレイン電極３０Ｄとゲート電極３０Ｇとの間隔より狭い。
【００３３】
一方、図２でチャネル供給層２６ａは、ＡｌＧａＡｓでもある。そして、チャネル層２４ａは、ＧａＡｓでもある。
【００３４】
図３は、図２の上視平面図である。
【００３５】
図３を参照すれば、ソース電極３０Ｓは、ソースパッド３０Ｓ１に連結されている。ソースパッド３０Ｓ１は、ソース電極３０Ｓと同じ物質で形成でき、ソース電極３０Ｓと共に形成される。ゲート電極３０Ｇは、ゲートパッド３０Ｇ１に連結されている。ゲートパッド３０Ｇ１は、ゲート電極３０Ｇと同じ物質で形成でき、ゲート電極３０Ｇと共に形成される。ドレイン電極３０Ｄは、ドレインパッド３０Ｄ１に連結されている。ドレインパッド３０Ｄ１は、ドレイン電極３０Ｄと同じ物質で形成でき、ドレイン電極３０Ｄと共に形成される。ソースパッド３０Ｓ１、ゲートパッド３０Ｇ１及びドレインパッド３０Ｄ１は、ソース電極３０Ｓとドレイン電極３０Ｄとの間の２ＤＥＧチャネルＣ１の外側に形成される。したがって、後続工程でソース電極３０Ｓ、ドレイン電極３０Ｄ及びゲート電極３０Ｇに対するコンタクト(ｃｏｎｔａｃｔ)は、それぞれソースパッド３０Ｓ１、ドレインパッド３０Ｄ１及びゲートパッド３０Ｇ１に対して形成される。ソースパッド３０Ｓ１、ドレインパッド３０Ｄ１及びゲートパッド３０Ｇ１上に示された点線の円は、コンタクト領域の一例を示したものである。図２は、図３を２−２’方向に切開した断面図である。
【００３６】
次いで、図４を参照すれば、チャネル供給層２６ａ上に保護層３２ａを形成する。保護層３２ａは、例えば、シリコン酸化物層である。保護層３２ａ上に、第１マスク３４を形成する。第１マスク３４は、感光膜パターンである。第１マスク３４は、保護層３２ａの一部が露出されるように形成される。保護層３２ａの露出された一部は、ドレインパッド３０Ｄ１上に形成されたものである。
【００３７】
図４及び以下の図面の説明では、図面に示されたソース電極３０Ｓ、ゲート電極３０Ｇ及びドレイン電極３０Ｄを、それぞれソースパッド３０Ｓ１、ゲートパッド３０Ｇ１及びドレインパッド３０Ｄ１と見なして、コンタクトを説明する。例えば、“ドレイン電極３０Ｄが露出されるコンタクトを形成する”とは、ドレインパッド３０Ｄ１が露出されるコンタクトを形成することを意味する。このような前提下に、説明を継続する。
【００３８】
図４を続けて参照すれば、保護層３２ａの露出された部分をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングである。このエッチングは、ドレイン電極３０Ｄが露出されるまで実施する。このエッチングによって、保護層３２ａには、図５に示したように、ドレイン電極３０Ｄの露出される第１ビアホール３６が形成される。
【００３９】
上述のエッチング後、第１マスク３４を除去する。
【００４０】
次いで、図６を参照すれば、保護層３２ａ上に第１ビアホール３６を満たすボンディング金属層３８を形成する。ボンディング金属層３８とドレイン電極３０Ｄは、接触する。ボンディング金属層３８は、例えば、Ｃｕ、ＡｕまたはＳｎが含まれた合金で形成される。ボンディング金属層３８上にキャリアウェーハ４０をボンディングする。キャリアウェーハ４０は、ボンディング金属層３８を介してボンディング金属層３８下の積層物とボンディングされる。キャリアウェーハ４０は、導電度の高い導電性ウェーハである。キャリアウェーハ４０は、例えば、シリコン(Ｓｉ)、金属、アルミニウム窒化物(ＡｌＮ)またはＤＢＣ(Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｏｎｄｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ)である。
【００４１】
キャリアウェーハ４０がシリコンで形成される場合、シリコンは、キャリアウェーハ４０の導電度を上昇させる不純物でドーピングされることもある。
【００４２】
次いで、図７に示したように、図６の結果物を上下反転させて、基板２０を上側に、キャリアウェーハ４０を下側に位置させる。
【００４３】
図７で基板２０の一部厚さを研磨して除去する。このような研磨は、例えば、ＣＭＰ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ)方法で行える。このような研磨によって、図８に示したように、厚さの薄い基板２０’が形成される。
【００４４】
研磨後、残りの薄い基板２０’は、エッチング方式で除去できるが、例えば、シリコンエッチング溶液を利用したウェットエッチング方式で除去できる。図９は、バッファ層２２ａ上で基板２０’が完全に除去された後の結果物を示す。
【００４５】
図１０を参照すれば、バッファ層２２ａ上に、第２マスク４４を形成する。第２マスク４４は、感光膜パターンである。第２マスク４４は、バッファ層２２ａの一部が露出されるように形成される。バッファ層２２ａの露出される一部は、ソース電極３０Ｓの上に形成された部分及びゲート電極３０Ｇの上に形成された部分である。前述したように、この時、ソース電極３０Ｓとゲート電極３０Ｇは、それぞれ図３のソースパッド３０Ｓ１とゲートパッド３０Ｇ１を表す。したがって、バッファ層２２ａの露出される一部は、図３のソースパッド３０Ｓ１の上に形成された部分、及びゲートパッド３０Ｇ１の上に形成された部分である。第２マスク４４を形成した後、バッファ層２２ａの露出された部分をエッチングする。この時、エッチングは、ソース電極３０Ｓ及びゲート電極３０Ｇが露出されるまで行える。このようなエッチングによって、図１１に示したように、チャネル供給層２６ａ、チャネル層２４ａ及びバッファ層２２ａを含む積層物に、ソース電極３０Ｓが露出される第２ビアホール４６、及びゲート電極３０Ｇが露出される第３ビアホール４８が形成される。第２及び第３ビアホール４６,４８は、離隔されている。第２及び第３ビアホール４６,４８を形成した後、第２マスク４４を除去する。図１２は、第２マスク４４を除去した結果物を示す。
【００４６】
次いで、図１３を参照すれば、バッファ層２２ａ上にソースコンタクトパッド５０Ｓ及びゲートコンタクトパッド５０Ｇを形成する。ソースコンタクトパッド５０Ｓは、第２ビアホール４６を満たし、ソース電極３０Ｓと連結される。ゲートコンタクトパッド５０Ｇは、第３ビアホール４８を満たし、ゲート電極３０Ｇと連結される。ここでも、ソース電極３０Ｓとゲート電極３０Ｇは、図３のソースパッド３０Ｓ１とゲートパッド３０Ｇ１を代替したものである。したがって、実際、ソースコンタクトパッド５０Ｓは、ソースパッド３０Ｓ１の一部(図３の点線の円内の領域)に連結され、ゲートコンタクトパッド５０Ｇは、ゲートパッド３０Ｇ１の一部(図３の点線の円内の領域)に連結される。ソースコンタクトパッド５０Ｓとゲートコンタクトパッド５０Ｇは、外部の電源に連結される。ソースコンタクトパッド５０Ｓ、ドレインコンタクトパッド５０Ｄ及びゲートコンタクトパッド５０Ｇは、金属パッドでもあり、または、高ドーピングされたシリコンパッドでもある。
【００４７】
次いで、図１４に示したように、導電性を有するキャリアウェーハ４０の下面に、ドレインコンタクトパッド５０Ｄを形成する。このように、ＨＥＭＴの上下両面にコンタクトパッドを分けて備えることによって、既存のパッケージング工程をそのまま利用できる。したがって、本発明の一実施形態によるパワー素子は、シリコン基板を除去して絶縁破壊電圧を高めながら、既存のパッケージング工程をそのまま利用できるため、容易にパッケージングできる。
【００４８】
一方、上述の説明では、ソースコンタクトパッド５０Ｓ及びゲートコンタクトパッド５０Ｇを同じ方向に形成したが、図１５に示したように、ゲートコンタクトパッド５０Ｇ及びドレインコンタクトパッド５０Ｄ’は、チャネル供給層２６’、チャネル層２４’及びバッファ層２２’を通じて同じ方向に形成され、ソースコンタクトパッド５０Ｓ’は、キャリアウェーハ４０の下側で他の方向に形成されることもある。ソースコンタクトパッド５０Ｓ’は、保護層３２’に限定された第１ビアホール３６’を通じて拡張されるボンディング金属層３８’を通じてソース電極３０Ｓに連結されることもある
【００４９】
他の実施形態として、ゲートコンタクトパッド５０Ｇのみを他の方向に形成することもある。
【００５０】
また、ボンディング金属層３８’を形成する過程で、ボンディング金属層３８’は、保護層３２’の一部領域にだけ形成することもある。
【００５１】
図１６は、本発明のさらに他の実施形態によるＨＥＭＴを示す。
【００５２】
図１６を参照すれば、ゲートコンタクトパッド５０Ｇ’は、キャリアウェーハ４０に接触する。そして、ドレインコンタクトパッド５０Ｄ”は、チャネル供給層２６”、チャネル層２４”、及びバッファ層２２”を貫通して形成される。ゲートコンタクトパッド５０Ｇ’は、保護層３２”に限定された第１ビアホール３６”を通じて拡張されるボンディング金属層３８”を通じてゲート電極３０Ｇに連結される。
【００５３】
図１５及び図１６に示したドレインコンタクトパッド５０Ｄ’,５０Ｄ”、バッファ層２２’,２２”、チャネル層２４’,２４”、チャネル供給層２６’,２６”、保護層３２’,３２”、金属ボンディング層２６’,２６”、ソースコンタクトパッド５０Ｓ’及びゲートコンタクトパッド５０Ｇ’の物質は、図１で説明したドレインコンタクトパッド５０Ｄ、バッファ層２２、チャネル層２４、チャネル供給層２６、保護層３２、金属ボンディング層２６、ソースコンタクトパッド５０Ｓ及びゲートコンタクトパッド５０Ｇと同じである。
【００５４】
上述の説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態によって決定されず、特許請求の範囲に記載された技術的な思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、パワー素子関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
２２    バッファ層
２４    チャネル層
２６    チャネル供給層
３０Ｄ    ドレイン電極
３０Ｇ    ゲート電極
３０Ｓ    ソース電極
３６    第１ビアホール
３８    ボンディング金属層
４０    キャリアウェーハ
４６    第２ビアホール
４８    第３ビアホール
５０Ｄ    ドレインコンタクトパッド
５０Ｇ    ゲートコンタクトパッド
５０Ｓ    ソースコンタクトパッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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