一種半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，所述器件包括襯底；位于所述襯底上的半導(dǎo)體層；位于所述半導(dǎo)體層上分散分布的多個(gè)器件單元，所述多個(gè)器件單元以M行N列的矩陣形式分布在所述半導(dǎo)體層上，其中M和N均大于等于1且M和N不同時(shí)等于1；其中，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極、漏極以及位于源極和漏極之間的柵極，所述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)上。本發(fā)明能夠解決難以降低半導(dǎo)體器件中心溫度的問題，改善了溝道散熱效果，降低了溝道溫度，提高了擊穿電壓。
【專利說明】
一種半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化嫁高電子遷移率晶體管(HighElectron Mobility Transistor，HEMT)非常適合于制作高溫、高頻、高壓和大功率的器件，可以廣泛用于射頻微波領(lǐng)域及電力電子領(lǐng)域，是目前半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。為了提高器件的輸出功率，人們普遍將器件尺寸增大，即通過增大柵寬及多叉指柵的數(shù)量來提高輸出功率，但是器件發(fā)熱量隨之增大，并且在器件內(nèi)部分布不均勻，一般器件中心溫度最高，造成器件性能及可靠性降低。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，解決器件溝道區(qū)域散熱問題的方法主要有三種。第一，優(yōu)化版圖結(jié)構(gòu)，增大多叉指柵極結(jié)構(gòu)中柵條的間距。但該方法的缺點(diǎn)在于其改善效果有限，無法將器件中心區(qū)域的熱量及時(shí)散發(fā)出去，器件中心區(qū)域依然是溫度最高的區(qū)域；第二，使用導(dǎo)熱率更高的襯底材料，比如將碳化娃襯底磨掉，采用化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposit1n，CVD)、濺射或鍵合等方法在外延層背面形成金剛石膜或類鉆碳膜，但是該方法的缺點(diǎn)在于增加了工藝復(fù)雜度和成本；第三，優(yōu)化封裝工藝，使用散熱效果更好的管殼結(jié)構(gòu)等，但是該方法缺點(diǎn)在于不能將器件內(nèi)部的溫度有效、均勻、及時(shí)地通過管殼散發(fā)出去，器件中心處溫度依然最高，且器件內(nèi)部的溫度仍分布不均勻，因此并沒有解決根本問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，以解決難以降低半導(dǎo)體器件中心溫度的問題，改善溝道散熱效果，降低溝道溫度，提高擊穿電壓。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:
[0007]襯底；
[0008]位于所述襯底上的半導(dǎo)體層；
[0009]位于所述半導(dǎo)體層上分散分布的多個(gè)器件單元，所述多個(gè)器件單元以M行N列的矩陣形式分布在所述半導(dǎo)體層上，其中M和N均大于等于I且M和N不同時(shí)等于I ;
[0010]其中，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極、漏極以及位于源極和漏極之間的柵極，所述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)上。
[0011]進(jìn)一步的，所述多個(gè)器件單元上的柵極之間通過柵極互聯(lián)金屬電連接，所述多個(gè)器件單元上的漏極之間通過漏極互聯(lián)金屬電連接，所述柵極互聯(lián)金屬和所述漏極互聯(lián)金屬位于無源區(qū)上。
[0012]進(jìn)一步的，所述柵極互聯(lián)金屬和所述漏極互聯(lián)金屬相交處無電連接。
[0013]進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體器件的底部設(shè)有接地電極，所述多個(gè)器件單元中的源極通過貫穿所述襯底和所述半導(dǎo)體層的通孔，與所述接地電極電連接。
[0014]進(jìn)一步的，所述柵極為條形柵。
[0015]進(jìn)一步的，所述多個(gè)器件單元的柵極的方向不同。
[0016]進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體器件還包括位于無源區(qū)上柵體，所述柵體電連接于所述至少一個(gè)基本器件的柵極，且所述柵體位于單個(gè)器件單元的中心或邊緣。
[0017]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括:
[0018]在襯底上形成半導(dǎo)體層；
[0019]在所述半導(dǎo)體層上形成以M行N列的矩陣形式分散分布的多個(gè)器件單元，其中M和N均大于等于I且M和N不同時(shí)等于1，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極、漏極以及位于源極和漏極之間的柵極，所述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)上。
[0020]進(jìn)一步的，還包括:
[0021]形成柵極的同時(shí)，在無源區(qū)上形成用于電連接所述多個(gè)器件單元上的柵極的柵極互聯(lián)金屬；
[0022]形成漏極的同時(shí)，在無源區(qū)上形成用于電連接所述多個(gè)器件單元上的漏極的漏極互聯(lián)金屬。
[0023]進(jìn)一步的，還包括:
[0024]在所述半導(dǎo)體器件的底部形成接地電極；
[0025]在所述多個(gè)器件單元中的源極與所述接地電極之間開設(shè)貫穿所述襯底和所述半導(dǎo)體層的通孔；
[0026]將所述源極與所述接地電極通過所述通孔電連接。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法，在半導(dǎo)體層上設(shè)置多個(gè)器件單元，并將多個(gè)器件單元以M行N列的矩陣形式分散分布，可以分散各器件單元有源區(qū)處的結(jié)溫，避免有源區(qū)處熱量過于集中導(dǎo)致的器件輸出功率下降，有效地改善了散熱效果；同時(shí)，有源區(qū)的平均結(jié)溫降低，使半導(dǎo)體的電阻減小，提高了等效電流密度，從而提高了輸出功率。
【附圖說明】
[0028]下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0029]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的單個(gè)器件單元的剖面示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的單個(gè)器件單元的俯視圖；
[0031]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖；
[0032]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖；
[0033]圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的單個(gè)器件單元的剖面示意圖；
[0034]圖6是本發(fā)明實(shí)施例三提供的單個(gè)器件單元的俯視圖；
[0035]圖7是本發(fā)明實(shí)施例三提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖；
[0036]圖8是本發(fā)明實(shí)施例四提供的單個(gè)器件單元的俯視圖；
[0037]圖9是本發(fā)明實(shí)施例四提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖；
[0038]圖10是本發(fā)明實(shí)施例五提供的單個(gè)器件單元的俯視圖；
[0039]圖11是本發(fā)明實(shí)施例五提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖；
[0040]圖12是本發(fā)明實(shí)施例六提供的單個(gè)器件單元的俯視圖；
[0041]圖13是本發(fā)明實(shí)施例六提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖；
[0042]圖14是本發(fā)明實(shí)施例七提供的單個(gè)器件單元的俯視圖；
[0043]圖15是本發(fā)明實(shí)施例七提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖；
[0044]圖16是本發(fā)明實(shí)施例八提供的單個(gè)器件單元的俯視圖；
[0045]圖17是本發(fā)明實(shí)施例八提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0047]實(shí)施例一
[0048]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖，結(jié)合圖1、圖2和圖3可知，該半導(dǎo)體器件包括襯底100 ;位于襯底100上的半導(dǎo)體層101 ;位于半導(dǎo)體層101上分散分布的多個(gè)器件單元，多個(gè)器件單元以M行N列的矩陣形式分布在半導(dǎo)體層101上，其中M和N均大于等于I且M和N不同時(shí)等于I ;其中，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極102、漏極104以及位于源極102和漏極104之間的柵極103，上述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)(圖3中至少一個(gè)基本器件上的虛線框內(nèi)的區(qū)域)上。
[0049]本實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以包括9個(gè)器件單元，單個(gè)器件單元可以包括一個(gè)基本器件，9個(gè)器件單元可任意分散分布在半導(dǎo)體層101上，以避免有源區(qū)處熱量過于集中導(dǎo)致的器件輸出功率下降，改善散熱效果。
[0050]進(jìn)一步的，將多個(gè)器件單元以M行N列的矩陣形式分布在半導(dǎo)體層上，示例性的，將多個(gè)器件單元以3行3列的矩陣形式分布在半導(dǎo)體層上，使得半導(dǎo)體器件內(nèi)部的熱量均勻分布，進(jìn)一步解決了半導(dǎo)體器件中心溫度高的問題，提高了半導(dǎo)體器件性能及可靠性。
[0051]本實(shí)施例中，襯底100可以是氮化鎵、鋁鎵氮、銦鎵氮、鋁銦鎵氮、磷化銦、砷化鎵、碳化硅、金剛石、藍(lán)寶石、鍺、硅中的一種或多種的組合，或任何其他能夠生長III族氮化物的材料。
[0052]半導(dǎo)體層101的材料可以包括基于II1-V族化合物的半導(dǎo)體材料，具體的，半導(dǎo)體層101可包括:
[0053]位于襯底100上的成核層，該成核層影響位于其上的異質(zhì)結(jié)材料的晶體質(zhì)量、表面形貌以及電學(xué)性質(zhì)等參數(shù)，起匹配襯底材料和異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中半導(dǎo)體材料層的作用。
[0054]位于成核層上的緩沖層，緩沖層能夠保護(hù)襯底100不被一些金屬離子侵入，又能夠粘合需要生長于其上的其他半導(dǎo)體材料層的作用，緩沖層的材料可以是AlGaN、GaN或AlGaInN等III族氮化物材料。
[0055]位于緩沖層上的溝道層，位于溝道層上的勢(shì)皇層，勢(shì)皇層的材料可以為AlGaN，溝道層和勢(shì)皇層形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，異質(zhì)界面處形成有2DEG(Two_Dimens1nal Electron Gas，二維電子氣)溝道，其中，溝道層提供了 2DEG運(yùn)動(dòng)的溝道，勢(shì)皇層起勢(shì)皇作用。
[0056]另外，位于勢(shì)皇層上的源極102和漏極104分別與2DEG接觸，位于源極102和漏極104之間且位于勢(shì)皇層上的柵極103，當(dāng)柵極103上施加適當(dāng)?shù)钠珘簳r(shí)，可以控制和調(diào)制電子在溝道層和勢(shì)皇層界面之間的2DEG溝道的流動(dòng)。
[0057]本發(fā)明實(shí)施例一提供的半導(dǎo)體器件，在半導(dǎo)體層上設(shè)置多個(gè)器件單元，并將多個(gè)器件單元分散分布，可以分散各器件單元有源區(qū)處的結(jié)溫，避免有源區(qū)處熱量過于集中導(dǎo)致的器件輸出功率下降，有效地改善了散熱效果；同時(shí)，有源區(qū)的平均結(jié)溫降低，使半導(dǎo)體的電阻減小，提高了等效電流密度，從而提高了輸出功率；將多個(gè)器件單元以M行N列的矩陣形式分布在半導(dǎo)體層上，使得半導(dǎo)體器件內(nèi)部的熱量均勻分布，進(jìn)一步解決了半導(dǎo)體器件中心溫度高的問題，提高了半導(dǎo)體器件性能及可靠性。
[0058]下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述半導(dǎo)體器件的制造方法做詳細(xì)說明。
[0059]該半導(dǎo)體器件的制造方法用于制備上述半導(dǎo)體器件，該制造方法包括:
[0060]步驟一、在襯底100上形成半導(dǎo)體層101。
[0061]具體的，可在襯底100上順次形成成核層、緩沖層、溝道層和勢(shì)皇層，其中，溝道層和勢(shì)皇層形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，異質(zhì)結(jié)界面處形成有2DEG。
[0062]步驟二、在半導(dǎo)體層101上形成以M行N列的矩陣形式分散分布的多個(gè)器件單元。
[0063]其中，M和N均大于等于I且M和N不同時(shí)等于I，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極102、漏極104以及位于源極102和漏極104之間的柵極103，至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)上。
[0064]示例性的，上述多個(gè)器件單元可采用預(yù)先設(shè)計(jì)的光刻版，在半導(dǎo)體層101上一次形成。對(duì)于單個(gè)器件單元，在有源區(qū)的溝道層之上形成柵介質(zhì)層，在柵介質(zhì)層上形成柵極103，對(duì)于硅器件，在溝道層兩端經(jīng)離子注入形成源區(qū)和漏區(qū)，對(duì)于氮化鎵器件，在溝道層兩端經(jīng)退火形成源區(qū)和漏區(qū)，最后，在源區(qū)和漏區(qū)上沉淀金屬，形成源極102和漏極104。
[0065]本發(fā)明實(shí)施例一提供的半導(dǎo)體器件的制造方法，在半導(dǎo)體層上形成多個(gè)器件單元，并將多個(gè)器件單元分散分布，可以分散各器件單元有源區(qū)處的結(jié)溫，避免有源區(qū)處熱量過于集中導(dǎo)致的器件輸出功率下降，有效地改善了散熱效果；同時(shí)，有源區(qū)的平均結(jié)溫降低，使半導(dǎo)體的電阻減小，提高了等效電流密度，從而提高了輸出功率。
[0066]實(shí)施例二
[0067]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖，本實(shí)施例以上述實(shí)施例為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化，將多個(gè)器件單元上的柵極通過柵極互聯(lián)金屬電連接，將多個(gè)器件單元上的漏極通過漏極互聯(lián)金屬電連接。如圖4和圖5所示，該半導(dǎo)體器件可以包括:襯底100 ;位于襯底100上的半導(dǎo)體層101 ;位于半導(dǎo)體層101上分散分布的多個(gè)器件單元，其中多個(gè)器件單元以M行N列的矩陣形式分布在半導(dǎo)體層101上，其中M和N均大于等于I且M和N不同時(shí)等于I ;上述單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極102、漏極104以及位于源極102和漏極104之間的柵極103，至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)(圖4中至少一個(gè)基本器件上的虛線框內(nèi)的區(qū)域)上。上述多個(gè)器件單元上的柵極103之間通過柵極互聯(lián)金屬105電連接，多個(gè)器件單元上的漏極104之間通過漏極互聯(lián)金屬106電連接，其中，柵極互聯(lián)金屬105和漏極互聯(lián)金屬106位于無源區(qū)上。該方案可增大散熱面積，進(jìn)一步改善散熱效果，提高輸出功率；另外，將多個(gè)器件單元上的柵極103和漏極104通過互聯(lián)金屬進(jìn)行電連接，只需對(duì)任意一個(gè)柵極103和任意一個(gè)漏極104供電，就可以使半導(dǎo)體器件工作，操作簡(jiǎn)單。
[0068]進(jìn)一步的，參見圖5，本實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件的底部設(shè)有接地電極107，多個(gè)器件單元中的源極102通過貫穿襯底100和半導(dǎo)體層101的通孔108，與接地電極107電連接。該方案在源極102與接地電極107之間開通孔108，使源極102接地，可以降低接地時(shí)的寄生電感值，增大半導(dǎo)體器件的增益。
[0069]另外，本實(shí)施例中的柵極103可以為條形柵。
[0070]進(jìn)一步的，上述多個(gè)器件單元的柵極的方向不同。具體的，不同器件單元的柵極的方向可以不一致，例如，兩個(gè)器件單元的柵極可以相互垂直設(shè)置。
[0071]下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述半導(dǎo)體器件的制造方法做詳細(xì)說明。
[0072]該半導(dǎo)體器件的制造方法用于制備上述半導(dǎo)體器件，該制造方法包括:
[0073]步驟一、在襯底100上形成半導(dǎo)體層101。
[0074]步驟二、在半導(dǎo)體層101上形成以M行N列的矩陣形式分散分布的多個(gè)器件單元。
[0075]其中，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極102、漏極104以及位于源極102和漏極104之間的柵極103，至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)上。
[0076]優(yōu)選的，在半導(dǎo)體層101上形成以M行N列的矩陣形式分布的多個(gè)器件單元，其中M和N均大于等于I且M和N不同時(shí)等于I。
[0077]進(jìn)一步的，形成柵極103的同時(shí)，在無源區(qū)上形成用于電連接多個(gè)器件單元上的柵極103的柵極互聯(lián)金屬105 ;形成漏極104的同時(shí)，在無源區(qū)上形成用于電連接多個(gè)器件單元上的漏極104的漏極互聯(lián)金屬106。其中，柵極互聯(lián)金屬105和漏極互聯(lián)金屬106的走線分布不作限制，示例性的，如圖4所示，柵極互聯(lián)金屬105和漏極互聯(lián)金屬106可以以正交的方式相交，且柵極互聯(lián)金屬105和漏極互聯(lián)金屬106的相交處無電連接，為此，柵極互聯(lián)金屬105和漏極互聯(lián)金屬106之間可以用絕緣層(圖中未標(biāo)出)隔開。
[0078]步驟三、在半導(dǎo)體器件的底部形成接地電極107。
[0079]步驟四、在多個(gè)器件單元中的源極102與接地電極107之間開設(shè)貫穿襯底100和半導(dǎo)體層101的通孔108。
[0080]步驟五、將源極102與接地電極107通過通孔108電連接。
[0081]在本實(shí)施例中，與實(shí)施例一相同的部分不再重述。
[0082]本發(fā)明實(shí)施例二提供的半導(dǎo)體器件及其制造方法，在無源區(qū)上形成柵極互聯(lián)金屬和漏極互聯(lián)金屬，分別電連接多個(gè)器件單元上的柵極和漏極，增大了散熱面積，進(jìn)一步改善了散熱效果，提高了輸出功率；通過通孔將源極與接地電極電連接，降低了接地時(shí)的寄生電感值，增大了半導(dǎo)體器件的增益。
[0083]實(shí)施例三
[0084]圖6為本發(fā)明實(shí)施例三提供的單個(gè)器件單元的俯視圖，圖7為本發(fā)明實(shí)施例三提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖，與實(shí)施例一不同的是，本實(shí)施例中單個(gè)器件單元的結(jié)構(gòu)為多叉指柵極結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體器件還包括位于無源區(qū)上柵體，該柵體電連接于相鄰的兩個(gè)基本器件的柵極，且柵體位于單個(gè)器件單元的邊緣。如圖7所示，該半導(dǎo)體器件包括襯底(圖中未標(biāo)出);位于襯底上的半導(dǎo)體層201 ;位于半導(dǎo)體層201上分散分布的多個(gè)器件單元；其中，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括由外向內(nèi)對(duì)稱分布的一對(duì)漏極204、一對(duì)柵極203以及中間的一個(gè)源極202，上述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)(圖7中至少一個(gè)基本器件上的虛線框內(nèi)的區(qū)域)上；位于無源區(qū)上，用于電連接多個(gè)器件單元的柵極203的柵極互聯(lián)金屬205，及用于電連接多個(gè)器件單元的漏極204的第一漏極互聯(lián)金屬206 ;位于無源區(qū)上的一對(duì)柵體207和一對(duì)漏體208 ;位于單個(gè)器件單元中心，用于電連接單個(gè)器件單元上至少一個(gè)基本器件的漏極204的第二漏極互聯(lián)金屬209。
[0085]其中，一對(duì)柵極203通過柵體207連接，一對(duì)漏極204通過漏體208連接，單個(gè)器件單元中的柵體207、漏體208、柵極203、源極202和漏極204，以單個(gè)器件單元的中心點(diǎn)為中;L.、，形成中;L.、對(duì)稱圖案。
[0086]本實(shí)施例中，4個(gè)器件單元以2行2列的矩陣形式分布在半導(dǎo)體層上，單個(gè)器件單元包括4個(gè)基本器件，同等的版圖面積上增加了器件的數(shù)量，大大提高了器件的輸出功率；單個(gè)器件單元上的有源區(qū)數(shù)量增加，且有源區(qū)呈對(duì)稱分散分布，使單個(gè)器件單元的內(nèi)部熱量分布均勻，進(jìn)而使整個(gè)半導(dǎo)體器件的內(nèi)部熱量分布均勻，進(jìn)一步提高半導(dǎo)體器件的性能及可靠性。
[0087]實(shí)施例四
[0088]圖8為本發(fā)明實(shí)施例四提供的單個(gè)器件單元的俯視圖，圖9是本發(fā)明實(shí)施例四提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖，與上述實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例中單個(gè)器件單元的柵極為星形發(fā)散狀結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體器件還包括位于無源區(qū)上柵體，該柵體電連接于至少一個(gè)基本器件的柵極，且柵體位于單個(gè)器件單元的中心。如圖9所示，該半導(dǎo)體器件包括襯底(圖中未標(biāo)出);位于襯底上的半導(dǎo)體層301 ;位于半導(dǎo)體層301上分散分布的多個(gè)器件單元；其中，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極302、漏極304以及位于源極302和漏極304之間的柵極303，上述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)(圖9中至少一個(gè)基本器件上的虛線框內(nèi)的區(qū)域)上；位于無源區(qū)上，用于電連接多個(gè)器件單元的柵極303的柵極互聯(lián)金屬305，及用于電連接多個(gè)器件單元的漏極304的漏極互聯(lián)金屬306 ;位于無源區(qū)上的一對(duì)源體309和一對(duì)漏體208，及位于單個(gè)器件單元中心，用于電連接單個(gè)器件單元上至少一個(gè)基本器件的柵極303的圓形柵體307。
[0089]其中，每個(gè)源體309連接2個(gè)源極302，每個(gè)漏體308連接2個(gè)漏極304，4個(gè)柵極303從柵體307向外發(fā)散生長，分別形成于各基本器件的源極302和漏極304之間。單個(gè)器件單元中的柵體307、漏體308、柵極303、源極302和漏極304，以單個(gè)器件單元的中心點(diǎn)為中;L.、，形成中;L.、對(duì)稱圖案。
[0090]本實(shí)施例中，4個(gè)器件單元以2行2列的矩陣形式分布在半導(dǎo)體層上，單個(gè)器件單元包括4個(gè)基本器件，同等的版圖面積上增加了器件的數(shù)量，大大提高了器件的輸出功率；電連接于源極的源體的金屬面積顯著增大，有助于增加通孔尺寸，進(jìn)一步降低了接地時(shí)的寄生電感值，增大了半導(dǎo)體器件的增益。
[0091]實(shí)施例五
[0092]圖10為本發(fā)明實(shí)施例五提供的單個(gè)器件單元的俯視圖，圖11為本發(fā)明實(shí)施例五提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖。如圖11所示，本實(shí)施例以實(shí)施例四為基礎(chǔ)，去除了圖9中多個(gè)器件單元中的源體309，節(jié)省了金屬材料，減小了半導(dǎo)體器件的總面積。
[0093]實(shí)施例六
[0094]圖12為本發(fā)明實(shí)施例六提供的單個(gè)器件單元的俯視圖，圖13為本發(fā)明實(shí)施例六提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖，與實(shí)施例三不同的是，本實(shí)施例中單個(gè)器件單元的結(jié)構(gòu)為彎曲的多叉指柵極結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體器件還包括位于無源區(qū)上柵體，該柵體電連接于至少一個(gè)基本器件的柵極，且柵體位于單個(gè)器件單元的中心。如圖13所示，該半導(dǎo)體器件包括襯底(圖中未標(biāo)出)；位于襯底上的半導(dǎo)體層401 ;位于半導(dǎo)體層401上分散分布的多個(gè)器件單元；其中，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括由外向內(nèi)對(duì)稱分布的一對(duì)漏極404、一對(duì)第一柵極403以及中間的一個(gè)源極402，上述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)(圖13中至少一個(gè)基本器件上的虛線框內(nèi)的區(qū)域)上；位于無源區(qū)上，用于電連接多個(gè)器件單元的柵極403的柵極互聯(lián)金屬405，及用于電連接多個(gè)器件單元的漏極404的漏極互聯(lián)金屬406 ;位于無源區(qū)上的一對(duì)源體409和一對(duì)漏體408，及位于單個(gè)器件單元中心，用于電連接單個(gè)器件單元上至少一個(gè)基本器件的柵極403的柵體407。
[0095]其中，一對(duì)第一柵極403通過無源區(qū)上，與第一柵極403垂直的第二柵極410連接，一對(duì)漏極404通過漏體408連接，單個(gè)器件單元中的柵體407、漏體408、柵極403、源極402和漏極404，以單個(gè)器件單元的中心點(diǎn)為中心，形成中心對(duì)稱圖案。
[0096]本實(shí)施例中，4個(gè)器件單元以2行2列的矩陣形式分布在半導(dǎo)體層上，單個(gè)器件單元包括4個(gè)基本器件，同等的版圖面積上增加了器件的數(shù)量，大大提高了器件的輸出功率；電連接于源極的源體的金屬面積顯著增大，有助于增加通孔尺寸，進(jìn)一步降低了接地時(shí)的寄生電感值，增大了半導(dǎo)體器件的增益；單個(gè)基本器件的柵寬等于一對(duì)第一柵極和第二柵極的長度之和，在有限面積內(nèi)增大了器件柵寬，提高了器件輸出功率。
[0097]實(shí)施例七
[0098]圖14為本發(fā)明實(shí)施例七提供的單個(gè)器件單元的俯視圖，圖15為本發(fā)明實(shí)施例七提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖。如圖15所示，本實(shí)施例以實(shí)施例六為基礎(chǔ)，去除了圖13中多個(gè)器件單元中的源體409，節(jié)省了金屬材料，減小了半導(dǎo)體器件的總面積。
[0099]實(shí)施例八
[0100]圖16為本發(fā)明實(shí)施例八提供的單個(gè)器件單元的俯視圖，圖17為本發(fā)明實(shí)施例八提供的半導(dǎo)體器件的俯視圖，與上述實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例中單個(gè)器件單元的源極共同形成T型分布。如圖17所示，該半導(dǎo)體器件包括襯底(圖中未標(biāo)出)；位于襯底上的半導(dǎo)體層501 ;位于半導(dǎo)體層501上分散分布的多個(gè)器件單元；其中，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極502、漏極504以及位于源極502和漏極504之間的柵極503，上述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)(圖17中至少一個(gè)基本器件上的虛線框內(nèi)的區(qū)域)上；位于無源區(qū)上，用于電連接多個(gè)器件單元的柵極503的第一柵極互聯(lián)金屬505，及用于電連接多個(gè)器件單元的漏極504的第一漏極互聯(lián)金屬506。
[0101]其中，單個(gè)器件單元的源極502共同形成T型分布，并集中分布在單個(gè)器件單元的中部，且源極的方向一致；單個(gè)器件單元中的柵極503通過無源區(qū)上的第二柵極互聯(lián)金屬507電連接，單個(gè)器件單元中的漏極504通過無源區(qū)上的第二漏極互聯(lián)金屬508電連接。
[0102]本實(shí)施例中，4個(gè)器件單元以2行2列的矩陣形式分布在半導(dǎo)體層上，單個(gè)器件單元包括4個(gè)基本器件，同等的版圖面積上增加了器件的數(shù)量，大大提高了器件的輸出功率。
[0103]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括: 襯底； 位于所述襯底上的半導(dǎo)體層； 位于所述半導(dǎo)體層上分散分布的多個(gè)器件單元，所述多個(gè)器件單元以M行N列的矩陣形式分布在所述半導(dǎo)體層上，其中M和N均大于等于I且M和N不同時(shí)等于I ; 其中，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極、漏極以及位于源極和漏極之間的柵極，所述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)器件單元上的柵極之間通過柵極互聯(lián)金屬電連接，所述多個(gè)器件單元上的漏極之間通過漏極互聯(lián)金屬電連接，所述柵極互聯(lián)金屬和所述漏極互聯(lián)金屬位于無源區(qū)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述柵極互聯(lián)金屬和所述漏極互聯(lián)金屬相交處無電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件的底部設(shè)有接地電極，所述多個(gè)器件單元中的源極通過貫穿所述襯底和所述半導(dǎo)體層的通孔，與所述接地電極電連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述柵極為條形柵。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)器件單元的柵極的方向不同。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件還包括位于無源區(qū)上柵體，所述柵體電連接于所述至少一個(gè)基本器件的柵極，且所述柵體位于單個(gè)器件單元的中心或邊緣。8.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括: 在襯底上形成半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體層上形成以M行N列的矩陣形式分散分布的多個(gè)器件單元，其中M和N均大于等于I且M和N不同時(shí)等于1，單個(gè)器件單元包括至少一個(gè)基本器件，單個(gè)基本器件包括源極、漏極以及位于源極和漏極之間的柵極，所述至少一個(gè)基本器件位于有源區(qū)上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括: 形成柵極的同時(shí)，在無源區(qū)上形成用于電連接所述多個(gè)器件單元上的柵極的柵極互聯(lián)金屬； 形成漏極的同時(shí)，在無源區(qū)上形成用于電連接所述多個(gè)器件單元上的漏極的漏極互聯(lián)金屬。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括: 在所述半導(dǎo)體器件的底部形成接地電極； 在所述多個(gè)器件單元中的源極與所述接地電極之間開設(shè)貫穿所述襯底和所述半導(dǎo)體層的通孔； 將所述源極與所述接地電極通過所述通孔電連接。
【文檔編號(hào)】H01L29/778GK105895684SQ201510672757
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日
【發(fā)明人】裴風(fēng)麗, 亢國純, 裴軼
【申請(qǐng)人】蘇州能訊高能半導(dǎo)體有限公司