CN114141736B - 半导体器件和半导体器件的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体器件和半导体器件的制备方法，涉及半导体技术领域，该半导体器件在半导层远离衬底的一侧设置第一导热层，第一导热层设置在电极分布区，并至少部分设置在源极和漏极之间，且第一导热层的分布特征与工作状态下电极分布区的温度分布等高线图相适配，以使第一导热层由电极分布区的热量聚集中心向四周扩散。通过额外设置由热量聚集中心向四周扩散的第一导热层，使得电极分布区的热分布更加均匀，电极分布区内产生的热量能够适应性地由第一导热层进行热传导，并由温度最高的中心区域向四周传导，增强了电极分布区的散热能力。相较于现有技术，本发明提供的半导体器件，能够提升器件整体的热均匀性，并增强器件正面的散热能力。

Description

半导体器件和半导体器件的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体器件和半导体器件的制备方法。

背景技术

功率器件工作过程会产生大量的热，热量通常产生并聚集在栅极下方及其附近的沟道区域内，即源极和漏极之间的沟道区域。并且，整个器件的热量产生和聚集并不均匀，金属电极所在区域的中心位置的沟道是距离边界最远的区域，该区域散热最困难，导致其升温最高。而升温效应会导致器件的性能下降、可靠性失效。

现有技术中通常在器件正面并未额外设置散热结构，器件的热量通过上表面与空气之间的对流、背部衬底与焊接基板之间的热传导实现相器件外部导热，整体的散热效果较差。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种半导体器件及其制备方法，其能够提升器件整体的热均匀性，并增强器件正面的散热能力。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种半导体器件，包括：

衬底；

设置在所述衬底一侧的半导体层；

设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的源极、漏极和栅极；

以及，设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的第一导热层；

其中，所述半导体层上设置有电极分布区，所述源极、所述漏极和所述栅极间隔分布在所述电极分布区，所述第一导热层设置在所述电极分布区，并至少部分设置在所述源极和所述漏极之间，且所述第一导热层的分布特征与工作状态下所述电极分布区的温度分布等高线图相适配，以使所述第一导热层由所述电极分布区的热量聚集中心向四周扩散。

在可选的实施方式中，所述第一导热层包括第一导热材料，所述第一导热材料分布在所述电极分布区，所述第一导热材料在所述电极分布区中心区域的分布密度大于边缘区域的分布密度。

在可选的实施方式中，所述半导体层远离所述衬底的一侧还设置有第二导热层，所述第二导热层分布在所述第一导热层周围，并覆盖所述半导体层，所述第二导热层的厚度小于或等于所述第一导热层的厚度。

在可选的实施方式中，所述第二导热层包括第二导热材料，所述第二导热材料的导热系数小于或等于所述第一导热材料的导热系数。

在可选的实施方式中，所述第一导热层上设置有至少一个导热开口槽。

在可选的实施方式中，所述导热开口槽内填充有第三导热材料，以在所述导热开口槽内形成第三导热层。

在可选的实施方式中，所述第一导热材料为金属材料，所述第一导热层上设置有让位开槽，所述让位开槽贯穿所述第一导热层，并与所述栅极相对应，以使所述第一导热层分布在所述栅极两侧。

在可选的实施方式中，所述让位开槽中填充有所述第二导热材料或第三导热材料。

在可选的实施方式中，所述半导体层远离所述衬底的一侧还设置有栅焊盘、源焊盘和漏焊盘，所述栅焊盘、所述源焊盘和所述漏焊盘均设置在电极分布区之外，且所述栅焊盘与所述栅极连接，所述源焊盘与所述源极连接，所述漏焊盘与所述漏极连接，所述第一导热层还分布在所述栅焊盘、所述源焊盘和所述漏焊盘上。

第二方面，本发明提供一种半导体器件的制备方法，包括：

在衬底的一侧形成半导体层；

在所述半导体层远离所述衬底的一侧形成源极、漏极和栅极；

在所述半导体层远离所述衬底的一侧形成第一导热层；

其中，所述半导体层上设置有电极分布区，所述源极、所述漏极和所述栅极间隔分布在所述电极分布区，所述第一导热层至少设置在所述电极分布区，并至少部分设置在所述源极和所述漏极之间，且所述第一导热层的分布特征与工作状态下所述电极分布区的温度分布等高线图相适配，以使所述第一导热层由所述电极分布区的热量聚集中心向四周扩散。

在可选的实施方式中，在所述半导体层远离所述衬底的一侧形成第一导热层的步骤之前，所述方法还包括：

在所述半导体层远离所述衬底的一侧设置第二导热层；

其中，所述第二导热层分布在所述第一导热层周围，并覆盖所述半导体层。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供了一种半导体器件，将源极、漏极和栅极间隔分布在电极分布区，同时在半导层远离衬底的一侧设置第一导热层，第一导热层设置在电极分布区，并至少部分设置在源极和漏极之间，且第一导热层的分布特征与工作状态下电极分布区的温度分布等高线图相适配，以使第一导热层由电极分布区的热量聚集中心向四周扩散。通过额外设置由热量聚集中心向四周扩散的第一导热层，使得电极分布区的热分布更加均匀，电极分布区内产生的热量，能够适应性地由第一导热层进行热传导，并由温度最高的中心区域向四周传导，增强了电极分布区的散热能力。相较于现有技术，本发明提供的半导体器件，能够提升器件整体的热均匀性，并增强器件正面的散热能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖面结构示意图；

图3为图1中B-B处的剖面结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图5为图4中A-A处的剖面结构示意图；

图6为本发明第三实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图7为图6中A-A处的剖面结构示意图；

图8为本发明第四实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图9为图8中A-A处的剖面结构示意图；

图10为本发明第五实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图11为图10中A-A处的剖面结构示意图；

图12为本发明第六实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图13为图12中A-A处的剖面结构示意图；

图14为本发明第七实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图15为本发明第八实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图16为本发明第九实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图17为本发明第十实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图18为本发明第十一实施例提供的半导体器件的结构示意图；

图19为图18中A-A处的剖面结构示意图；

图20为图18中A-A处另一形式的剖面结构示意图。

图标：100-半导体器件；110-衬底；120-半导体层；121-介质层；123-电极分布区；130-源极；131-源焊盘；140-漏极；141-漏焊盘；150-栅极；151-栅焊盘；160-第一导热层；161-纵置部分；163-横置部分；165-导热开口槽；167-增生部分；169-让位开槽；170-第二导热层；180-第三导热层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

正如背景技术中所公开的，常规工艺中的功率器件的正面通常并未设置增强散热结构，器件热量通过上表面与空气之间对流、背部衬底与焊接基板之间热传导向器件外部传导，整体散热效果差，并且由于器件正面直接暴露在外，正面覆盖层较少时致其抗湿气能力较低。

进一步地，现有技术中还具有在倒装的GaN基HEMT器件的衬底材料上采用CNT微通道散热器作为外界与器件表面的散热通道的方案，即在衬底上增加散热结构，其仅仅能够增加衬底的散热能力，无法直达发热源进行散热（正面发热），散热能力的提升十分有限，并且只能在倒装结构中使用。

为了解决现有技术中的种种问题，本发明提供了一种新型的半导体器件及其制备方法，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

第一实施例

参见图1至图3，本实施例提供了一种半导体器件100，其能够提升器件整体的热均匀性，并增强器件正面的散热能力，同时不会增加器件正面的寄生参数，并能够增强器件的抗湿气能力。

本实施例提供的一种半导体器件100，包括衬底110、半导体层120、源极130、漏极140、栅极150和第一导热层160，半导体层120设置在衬底110的一侧，源极130、漏极140和栅极150设置在半导体层120远离衬底110的一侧，同时第一导热层160也设置在半导体层120远离衬底110的一侧，其中，半导体层120上设置有电极分布区123，源极130、漏极140和栅极150间隔分布在电极分布区123，第一导热层160设置在电极分布区123，并至少部分设置在源极130和漏极140之间的沟道区域内，且第一导热层160的分布特征与工作状态下电极分布区123的温度分布等高线图相适配，以使第一导热层160由电极分布区123的热量聚集中心向四周扩散。

需要说明的是，本实施例中半导体层120沉积形成在衬底110上，源极130、漏极140和栅极150沉积形成在衬底110上，同时半导体层120的表面还沉积形成有介质层121，介质层121覆盖在栅极150、源极130和漏极140上，源极130和漏极140可以通过介质层121上开口后填充互连金属实现外部连接，介质层121、半导体层120以及金属电极的基本构成与常规的功率器件一致，在此不再详细介绍。本实施例中第一导热层160沉积形成在介质层121的表面。

在本实施例中，源极130、漏极140和栅极150均为多个，多个源极130和漏极140交错设置，每个源极130和漏极140之间均设置有栅极150，具体地，源极130为3个，漏极140为2个，栅极150为4个，其具体分布情况与常规的功率器件一致，电极分布区123整体呈矩形状，在工作状态下，电极分布区123内会产生大量的热量，其温度分布等高线图整体呈椭圆状且分层分布，且越靠近中心位置散热能力越差，热量聚集越集中，故此处电极分布区123的热量聚集中心即电极分布区123的几何中心，中心位置为高温区，边缘位置为低温区，本实施例中第一导热层160的分布特征与电极分布区123的温度分布等高线图相适配，即指的是第一导热层160主要分布在电极分布的高温区，并向着低温区延伸，从而保证精确地对热量集中位置进行导热，实现对电极分布区123的温度均衡。

需要说明的是，本实施例中的温度分布等高线图，指的是工作状态下电极分布区123的热量分布范围和温度区间示图，其能够表示出温度的高低和范围，第一导热层160能够与该温度分布等高线图相适配，从而保证能够对热量最集中的区域进行导热，从而使得电极分布区123内温度分布均匀。通过额外设置由热量聚集中心向四周扩散的第一导热层160，使得电极分布区123的热分布更加均匀，电极分布区123内产生的热量，能够适应性地由第一导热层160进行热传导，并由散热能力最差、温度最高的中心区域向四周传导，增强了电极分布区123的散热能力。

在本实施例中，第一导热层160包括第一导热材料，第一导热材料分布在电极分布区123，第一导热材料在电极分布区123中心区域的分布密度大于边缘区域的分布密度。具体地，第一导热层160的厚度为T1，此处第一导热材料的分布密度，指的是第一导热材料在一定范围内的质量百分比，即中心区域可以分布更多的第一导热材料，从而起到更好的导热能力，提升器件正面的散热能力，进一步使得电极分布区123的热量分布均匀。

需要说明的是，本实施例中第一导热材料可以是绝缘导热材料，例如金刚石、碳、碳化硅或氮化硼等，其覆盖在半导体层120的表面，并分布在源极130和漏极140之间的沟道区域内，同时，第一导热材料还跨接在位于电极分布区123中部的源极130和漏极140上，从而将相邻沟道区域内的第一导热材料串接起来。

在本实施例中，第一导热层160包括纵置部分161和多个横置部分163，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，纵置部分161将多个横置部分163串接起来，并横跨多个源极130、漏极140和栅极150，横置部分163的宽度与沟道区域的宽度相同，并且越靠近热量聚集中心的位置，横置部分163沿沟道延伸方向上的长度就越大，从而使得整体的第一导热层160沿椭圆状的温度分布等高线图设置。

在本实施例中，半导体层120远离衬底110的一侧还设置有第二导热层170，第二导热层170分布在第一导热层160周围，并覆盖半导体层120。具体地，第二导热层170覆盖在半导体层120的正面，可以进一步提升器件正面的散热能力，第二导热层170具体沉积形成在介质层121的表面，且第二导热层170和第一导热层160拼接，将裸露在外的介质层121全部覆盖，从而能够保证器件正面处于完全覆盖状态，进一步提升器件的抗湿气能力。优选地，第二导热层170可以分布在电极分布区123内第一导热层160未覆盖的区域，同时也分布在电极分布区123外。

值得注意的是，本实施例中半导体层120远离衬底110的一侧还设置有栅焊盘151、源焊盘131和漏焊盘141，栅焊盘151、源焊盘131和漏焊盘141均设置在电极分布区123之外，且栅焊盘151与栅极150连接，源焊盘131与源极130连接，漏焊盘141与漏极140连接，第二导热层170还分布在源焊盘131、漏焊盘141和栅焊盘151周围。具体地，栅焊盘151和漏焊盘141分别设置在电极分布区123的两侧，源焊盘131设置在电极分布区123的两端，其中栅焊盘151、源焊盘131和漏焊盘141的基本结构和分布特征与常规的器件焊盘一致，在此不再详细介绍。

在本实施例中，栅焊盘151、源焊盘131、漏焊盘141的高度与第一导热层160的高度一致，方便倒装时器件正面与基板之间良好的接触。当然，在其他实施例中，当不需要进行倒装时，焊盘的高度与第一导热层160的高度并无直接关系，例如，焊盘的高度也可以高于或低于第一导热层160的高度。

在本实施例中，第二导热层170包括第二导热材料，第二导热材料的导热系数小于或等于第一导热材料的导热系数。具体地，第二导热材料可以是含有绝缘高导热材料微颗粒的树脂材料，其中第二导热材料也为绝缘导热材料，且其导热系数小于第一导热材料的导热系数，从而能够与第一导热材料共同形成更有层次的导热网络，以进一步使得整个器件的正面热量分布更加均匀。

需要说明的是，本实施例中第二导热层170覆盖在介质层121的暴露区域，从而结合第一导热层160将介质层121完全包覆在内，同时第二导热层170与第一导热层160之间并无间隙，使得整体介质层121和半导体层120均处于完全包覆状态，一方面有层次地增加了器件正面的散热能力，另一方面也对半导体层120起到保护作用，提升器件的抗湿气能力。

在本实施例中，第二导热层170的厚度小于或等于第一导热层160的厚度。具体地，第二导热层170的厚度为T2，其中T2小于T1，使得第一导热层160能够相对第二导热层170凸起设置，通过采用更厚的第一导热层160，使得电极分布区123的高温区域的导热材料更多，散热能力更强，进一步提升正面散热能力，并且在保证散热能力的情况下，也可以使得第二导热层170无需太厚，节省了材料。

综上所述，本实施例提供的一种半导体器件100，将源极130、漏极140和栅极150间隔分布在电极分布区123，同时在半导层远离衬底110的一侧设置第一导热层160和第二导热层170，第一导热层160设置在电极分布区123，并至少部分设置在源极130和漏极140之间，且第一导热层160的分布特征与工作状态下电极分布区123的温度分布等高线图相适配，以使第一导热层160由电极分布区123的热量聚集中心向四周扩散。第二导热层170分布在第一导热层160周围，通过额外设置由热量聚集中心向四周扩散的第一导热层160，使得电极分布区123的热分布更加均匀，电极分布区123内产生的热量，能够适应性地由第一导热层160进行热传导，并由温度最高的中心区域向四周传导，增强了电极分布区123的散热能力。同时通过设置第二导热层170，一方面进一步增强了器件正面的散热能力，另一方面也使得器件正面抗湿气能力更强。

第二实施例

参见图4和图5，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，第一导热层160包括纵置部分161和多个横置部分163，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，横置部分163的宽度大于沟道区域的宽度，并且越靠近热量聚集中心的位置，横置部分163沿沟道延伸方向上的长度就越大，从而使得整体的第一导热层160沿椭圆状的温度分布等高线图设置。

在本实施例中，第一导热层160局部覆盖在相邻的源极130和漏极140上，并完全覆盖源极130和漏极140之间的沟道区域，从而能够起到更好地散热效果。

第三实施例

参见图6和图7，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，第一导热层160包括纵置部分161和多个横置部分163，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，横置部分163的宽度小于沟道区域的宽度，并且越靠近热量聚集中心的位置，横置部分163沿沟道延伸方向上的长度就越大，从而使得整体的第一导热层160沿椭圆状的温度分布等高线图设置。

在本实施例中，横置部分163的宽度小于沟道区域的宽度，并位于沟道区域的中间位置，正对在栅极150之上，使得横置部分163与相邻的源极130和漏极140均间隔设置，从而能够在起到散热效果的同时，节省材料，且能够使得温度分布更加均匀。

第四实施例

参见图8和图9，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，第一导热层160包括纵置部分161和多个横置部分163，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，横置部分163的宽度与沟道区域的宽度相同，并且越靠近热量聚集中心的位置，横置部分163沿沟道延伸方向上的长度就越大，从而使得整体的第一导热层160沿椭圆状的温度分布等高线图设置。其中，每个横置部分163的顶端均具有向两侧扩展的部分，从而使得横置部分163的截面呈T形，并延伸至相邻的源极130或漏极140。

进一步地，纵置部分161的顶端也具有向两侧扩展的部分，从而使得纵置部分161的截面呈T形。

在本实施例中，通过采用T形截面状的第一导热层160，能够增大第一导热层160的散热面积，进一步提升第一导热层160的导热能力，从而提升器件正面的散热能力。

第五实施例

参见图10和图11，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例或第二实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例或第二实施例中相应内容。

在本实施例中，第一导热层160上设置有至少一个导热开口槽165。具体地，第一导热层160包括纵置部分161和多个横置部分163，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，横置部分163的宽度大于沟道区域的宽度，并且越靠近热量聚集中心的位置，横置部分163沿沟道延伸方向上的长度就越大，从而使得整体的第一导热层160沿椭圆状的温度分布等高线图设置。其中，每个横置部分163均可以开设有导热开口槽165，其中导热开口槽165的延伸方向与沟道的延伸方向相同。

优选地，本实施例中每个横置部分163上开设有两个直线状的导热开口槽165，并分别位于栅极150的两侧，通过在第一导热层160上开槽形成导热开口槽165，能够进一步增加第一导热层160的散热面积，从而提升其散热能力。

第六实施例

参见图12和图13，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例或第五实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例或第五实施例中相应内容。

在本实施例中，第一导热层160上设置有至少一个导热开口槽165，导热开口槽165沿开口方向至少延伸至与第二导热层170相平齐。具体地，导热开口槽165与第二导热层170相平齐，导热开口槽165可以是多个，第一导热层160包括纵置部分161和多个横置部分163，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，横置部分163的宽度大于沟道区域的宽度，并且越靠近热量聚集中心的位置，横置部分163沿沟道延伸方向上的长度就越大，从而使得整体的第一导热层160沿椭圆状的温度分布等高线图设置。其中，每个横置部分163均可以开设有两个相互平行的导热开口槽165，其中导热开口槽165的延伸方向与沟道的延伸方向相同。

在本实施例中，每个导热开口槽165内填充有第三导热材料，以在导热开口槽165内形成第三导热层180。具体地，第三导热材料的导热系数可以大于第二导热材料的导热系数，通过在导热开口槽165内填充第三导热材料，使得第三导热材料可以穿插在第一导热材料中，从而进一步提升其散热能力。

在本实施例中，第三导热材料可以是导电导热材料，例如铜或者金等，其导热能力较强，能够增加器件正面的散热能力。

第七实施例

参见图14，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，第一导热层160包括纵置部分161和多个横置部分163，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，纵置部分161将多个横置部分163串接起来，并横跨多个源极130、漏极140和栅极150。其中，相邻两个横置部分163相互接合，并跨过对应的源极130和漏极140，从而形成了矩形状的中心散热部和分布在中心散热部四周的边缘散热部。

在本实施例中，通过增加覆盖在源极130、漏极140上的部分第一导热材料，能够进一步增加第一导热层160的导热能力，从而增强器件正面的散热能力。

第八实施例

参见图15，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，第一导热层160包括纵置部分161、多个横置部分163和多个增生部分167，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，纵置部分161将多个横置部分163串接起来，并横跨多个源极130、漏极140和栅极150。横置部分163的宽度与沟道区域的宽度相同，并且越靠近热量聚集中心的位置，横置部分163沿沟道延伸方向上的长度就越大，从而使得整体的第一导热层160沿椭圆状的温度分布等高线图设置。多个增生部分167横置设置，并位于相邻两个横置部分163之间，即位于漏极140和源极130上，能够额外对漏极140和源极130进行散热，同时多个增生部分167越靠近热量聚集中心的位置长度也越大。

在本实施例中，通过额外设置增生部分167，能够对位于热量聚集中心区域的源极130和漏极140进行导热，进一步提升器件正面的散热能力。

第九实施例

参见图16，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，第一导热层160包括多个纵置部分161和多个横置部分163，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，至少一个纵置部分161将多个横置部分163串接起来，且多个纵置部分161间隔且平行设置。横置部分163的宽度与沟道区域的宽度相同，并且越靠近热量聚集中心的位置，横置部分163沿沟道延伸方向上的长度就越大，从而使得整体的第一导热层160沿椭圆状的温度分布等高线图设置。

在本实施例中，纵置部分161可以是三个，中间的纵置部分161将多个横置部分163串接起来，其余两个纵置部分161将位于中间区域的两个横置部分163连接起来，形成增强散热网络，进一步提升器件散热能力和温度均匀性。

第十实施例

参见图17，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

第一导热层160包括纵置部分161和多个横置部分163，多个横置部分163即依次分布在多个源极130和漏极140之间的沟道区域内，纵置部分161将多个横置部分163串接起来，并横跨多个源极130、漏极140和栅极150，横置部分163的宽度与沟道区域的宽度相同，并且越靠近热量聚集中心的位置，横置部分163沿沟道延伸方向上的长度就越大，从而使得整体的第一导热层160沿椭圆状的温度分布等高线图设置。

在本实施例中，位于热量聚集中心位置的横置部分163的中间区域均呈第一导热材料间隔设置，即长度较长的部分横置部分163的中间区域间隔非连续，且用于间隔的部分位于纵置部分161的两侧，从而使得热量聚集中心位置的横置部分163与纵置部分161间隔设置，该间隔部分可以用第二导热层170进行填充。通过设置间隔部分，形成增强散热网络，进一步提升器件温度均匀性。

第十一实施例

参见图18和图19，本实施例提供了一种半导体器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，第一导热材料为金属材料，第一导热层160上设置有让位开槽169，让位开槽169贯穿第一导热层160，并与栅极150相对应，以使第一导热层160分布在栅极150两侧。具体地，第一导热材料可以是铜、金或银等导热能力较好的金属材料，同时通过设置让位开槽169，使得第一导热层160与栅极150能够间隔设置，从而避免第一导热层160跨接于栅极150上，影响器件的频率特性。

在本实施例中，让位开槽169内可以填充第二导热层170，即填充第二导热材料，以保证栅极150处的导热能力。同时，第一导热层160还分布在栅焊盘151、源焊盘131和漏焊盘141上，在不影响焊盘焊接的情况下，能够进一步提升器件正面的散热能力。

参见图20，在本发明其他较佳的实施例中，让位开槽169中还可以填充第三导热材料，从而形成第三导热层180，其中，第三导热材料可以是高导热绝缘材料，其能够进一步增强器件的散热能力。

第十二实施例

本实施例提供了一种半导体器件100的制备方法，其用于制备前述实施例提供的半导体器件100，其中，半导体器件100的基本结构和原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

本实施例提供的半导体器件100的制备方法，包括以下步骤：

S1：在衬底110的一侧形成半导体层120。

具体地，提供一衬底110，例如碳化硅衬底，在衬底110上依次沉积形成沟道层、势垒层等半导体材料，其具体沉积方法可以参考现有的功率器件。

S2：在半导体层120远离衬底110的一侧形成源极130、漏极140和栅极150。

具体地，半导体层120上设置有电极分布区123，源极130、漏极140和栅极150间隔分布在电极分布区123，在半导体层120上形成金属电极的同时可以一并形成源焊盘131、漏焊盘141和栅焊盘151，其中在执行步骤S2时，还需要在半导体层120的表面沉积一层介质层121，从而将金属电极或金属焊盘之外的区域保护起来。

S3：在半导体层120远离衬底110的一侧设置第二导热层170。

具体地，在形成介质层121后，继续在介质层121的暴露表面沉积形成第二导热层170，并在需要设置第一导热层160的区域和焊盘中需要打线的区域去除介质层顶部的第二导热层170。第二导热层170能够将除第一导热层160覆盖区域之外的介质层121均覆盖在内，从而起到保护作用，提升器件抗湿气能力。

S4：在半导体层120远离衬底110的一侧形成第一导热层160。

具体地，在形成第二导热层170后，在需要设置第一导热层160的区域中，将第一导热层160沉积形成在介质层121上，在形成常规的功率器件结构后，在电极分布区123设置第一导热层160，第一导热层160至少部分设置在源极130和漏极140之间的沟道内，且第一导热层160的分布特征与工作状态下电极分布区123的温度分布等高线图相适配，以使第一导热层160由电极分布区123的热量聚集中心向四周扩散。

需要说明的是，此处电极分布区123的温度分布等高线图可以根据经验值拟合，也可以根据测试时实时的测温图像得到。同时，第一导热层160的分布方式、尺寸和形状可以有多种，具体可以参考前述实施例中的相关描述。

本实施例提供了一种半导体器件100的制备方法，将源极130、漏极140和栅极150间隔分布在电极分布区123，同时在半导层远离衬底110的一侧设置第一导热层160和第二导热层170，第一导热层160设置在电极分布区123，并至少部分设置在源极130和漏极140之间，且第一导热层160的分布特征与工作状态下电极分布区123的温度分布等高线图相适配，以使第一导热层160由电极分布区123的热量聚集中心向四周扩散。第二导热层170分布在第一导热层160周围，通过额外设置由热量聚集中心向四周扩散的第一导热层160，使得电极分布区123的热分布更加均匀，电极分布区123内产生的热量，能够适应性地由第一导热层160进行热传导，并由温度最高的中心区域向四周传导，增强了电极分布区123的散热能力。同时通过设置第二导热层170，一方面进一步增强了器件正面的散热能力，另一方面也使得器件正面抗湿气能力更强。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种半导体器件，其特征在于，包括：

衬底；

设置在所述衬底一侧的半导体层；

设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的源极、漏极和栅极；

以及，设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的第一导热层；

其中，所述半导体层上设置有电极分布区，所述源极、所述漏极和所述栅极间隔分布在所述电极分布区，所述第一导热层至少设置在所述电极分布区，并至少部分设置在所述源极和所述漏极之间，且所述第一导热层的分布特征与工作状态下所述电极分布区的温度分布等高线图相适配，以使所述第一导热层由所述电极分布区的热量聚集中心向四周扩散；

所述第一导热层沉积形成在所述半导体器件表面的介质层表面，且所述第一导热层至少部分分布在所述源极和所述漏极之间的沟道区域内的表面，以适应性地热传导所述电极分布区内产生的热量；

所述第一导热层包括至少一个纵置部分和多个横置部分，多个所述横置部分至少分布在所述源极和所述漏极之间的沟道区域，且越靠近热量聚集中心的位置，所述横置部分沿沟道延伸方向上的长度就越大，以使所述第一导热层沿椭圆状的温度分布等高线图设置。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一导热层包括第一导热材料，所述第一导热材料分布在所述电极分布区，所述第一导热材料在所述电极分布区中心区域的分布密度大于边缘区域的分布密度。

3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体层远离所述衬底的一侧还设置有第二导热层，所述第二导热层分布在所述第一导热层周围，并覆盖所述半导体层，且所述第二导热层的厚度小于或等于所述第一导热层的厚度。

4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第二导热层包括第二导热材料，所述第二导热材料的导热系数小于或等于所述第一导热材料的导热系数。

5.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一导热层上设置有至少一个导热开口槽。

6.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述导热开口槽内填充有第三导热材料，以在所述导热开口槽内形成第三导热层。

7.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一导热材料为金属材料，所述第一导热层上设置有让位开槽，所述让位开槽贯穿所述第一导热层，并与所述栅极相对应，以使所述第一导热层分布在所述栅极两侧。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述让位开槽中填充有第二导热材料或第三导热材料。

9.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体层远离所述衬底的一侧还设置有栅焊盘、源焊盘和漏焊盘，所述栅焊盘、所述源焊盘和所述漏焊盘均设置在电极分布区之外，且所述栅焊盘与所述栅极连接，所述源焊盘与所述源极连接，所述漏焊盘与所述漏极连接，所述第一导热层还分布在所述栅焊盘、所述源焊盘和所述漏焊盘上。

10.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底的一侧形成半导体层；

在所述半导体层远离所述衬底的一侧形成源极、漏极和栅极；

在所述半导体层远离所述衬底的一侧形成第一导热层；

其中，所述半导体层上设置有电极分布区，所述源极、所述漏极和所述栅极间隔分布在所述电极分布区，所述第一导热层至少设置在所述电极分布区，并至少部分设置在所述源极和所述漏极之间，且所述第一导热层的分布特征与工作状态下所述电极分布区的温度分布等高线图相适配，以使所述第一导热层由所述电极分布区的热量聚集中心向四周扩散；

所述第一导热层沉积形成在所述半导体器件表面的介质层表面，且所述第一导热层至少部分分布在所述源极和所述漏极之间的沟道区域内的表面，以适应性地热传导所述电极分布区内产生的热量；

所述第一导热层包括至少一个纵置部分和多个横置部分，多个所述横置部分至少分布在所述源极和所述漏极之间的沟道区域，且越靠近热量聚集中心的位置，所述横置部分沿沟道延伸方向上的长度就越大，以使所述第一导热层沿椭圆状的温度分布等高线图设置。

11.根据权利要求10所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，在所述半导体层远离所述衬底的一侧形成第一导热层的步骤之前，所述方法还包括：

在所述半导体层远离所述衬底的一侧设置第二导热层；

其中，所述第二导热层分布在所述第一导热层周围，并覆盖所述半导体层。

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