[發明專利]氮化物半導體結構

無效

• 申請號: 201210422661.4
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN103730553A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 胡智威;廖宸梓;方彥翔;宣融
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

技術領域

本發明是有關于一種氮化物半導體結構，且特別是有關于一種硅基板的氮化物半導體結構。

背景技術

目前，氮化物發光二極管的成本遠較其他照明元件高出許多，且用來成長氮化物的藍寶石基板具有導熱性差的缺點，嚴重影響其使用壽命。因此，以較低成本及高導熱性的基板來取代目前的藍寶石基板是各大公司努力的目標。由于硅基板具有高導熱性、高導電、容易切割及低成本等優點，近年來，各大公司爭相研發以硅基板為基礎的發光二極管。

然而，以硅基板為基礎所制造的大尺寸的氮化物半導體結構由于制作良率不高，使得元件成本無法大幅降低。影響大尺寸的氮化物半導體結構的良率的主要因素在于氮化物半導體層與硅基板間的膨脹系數與晶格的差異造成應力釋放不易，而導致大量的缺陷，進而造成氮化物半導體結構容易破裂。并且，制造過程中利用晶片貼合技術與激光剝離系統達成基板分離的技術所需的設備昂貴且良率不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氮化物半導體結構，其能減緩氮化物半導體層與硅基板之間因膨脹系數及晶格的差異所造成應力，以降低破裂的狀況。并且，不需使用晶片貼合與激光剝離等繁瑣的工藝，有效提高大尺寸且表面無破裂的氮化物半導體結構的良率。

為實現本發明的目的而提出一種氮化物半導體結構，包括一硅基板、一成核層、一緩沖層及一氮化物半導體層。成核層設置于硅基板上，成核層包括以立方體晶格排列的一氮化硅碳層（SiCN）或是由碳化硅及氮化硅碳組成的一漸變層。緩沖層設置于成核層上。氮化物半導體層設置于緩沖層上。

該硅基板包括與該成核層接觸的一表面及多個凹穴，該些凹穴凹陷于該表面。

該硅基板的晶格方向為（111）。

該氮氧化物半導體結構Si_xC_yN_z中的x=y+z，z值小于0.3。

該緩沖層包括以六方晶系排列的一第一氮化物層，該第一氮化物層接觸該成核層。該第一氮化物層包括一氮化鋁層。

該緩沖層包括以六方晶系排列的一第二氮化物層，且該第二氮化物層包括鋁。該第二氮化物層包括鋁含量步階漸變（step?graded）的一氮化鋁鎵漸變層。該第二氮化物層是由一氮化鋁層漸變至一氮化鋁鎵層或一是氮化鎵層。

該緩沖層包括一復合層，該復合層包括多個互相交疊的碳化硅層與第三氮化物層或是多個互相交疊的氮化硅碳層與第三氮化物層，該復合層接觸該氮化物半導體層。該第三氮化物層包括一氮化鎵層。該復合層的該氮化硅碳層以六方晶系排列。

該氮化物半導體層的厚度約為0.5微米至10微米。

該氮化硅碳層為氮含量為漸變的一漸變層。

該氮化硅碳層包括由碳化硅及氮化硅碳組成的一漸變層。

基于上述，本發明的氮化物半導體結構透過以立方體晶格排列的一氮化硅碳層或是由碳化硅及氮化硅碳組成的一漸變層來當作成核層，通過提供氮化硅碳或是漸變層，有效地減緩氮化物半導體層與硅基板之間因膨脹系數的差異所造成應力。并且，本發明的氮化物半導體結構可避開晶片貼合與激光剝離等繁瑣的工藝，進而增加大尺寸的氮化物半導體結構的良率。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

附圖說明

圖1A是本發明的一實施例的氮化物半導體結構的示意圖；

圖1B是本發明的另一實施例的氮化物半導體結構的示意圖；

圖2是圖1A的氮化物半導體結構的硅基板的掃描式電子顯微鏡的影像；

圖3是圖1A的氮化物半導體結構的穿透式電子顯微鏡（TEM）的橫截面的影像；

圖4A是圖1A的氮化物半導體結構以氮化硅碳層為起始點向硅基板方向分析的示意圖；

圖4B是圖4A的以氮化硅碳層為起始點向硅基板方向分析的深度-原子百分比示意圖；

圖5是圖1A的氮化物半導體結構的波峰位置-強度示意圖；

圖6是依照本發明的另一實施例的氮化物半導體結構的示意圖。

其中，附圖標記：

100、100’：氮化物半導體結構

110：硅基板

112：表面

114：凹穴

120、120’：成核層

122：氮化硅碳層

124：漸變層

131：第一氮化物層

130：緩沖層

132：第二氮化物層

134：復合層

140：氮化物半導體層