[發(fā)明專利]氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310057224.1
• 申請(qǐng)日: 2013-02-22
• 公開（公告）號(hào): CN103633213A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖宸梓;胡智威;方彥翔;宣融
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01L33/12
• 分類號(hào): H01L33/12;H01L33/32
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國(guó);梁揮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)于一種能改善氮化鎵磊晶片良率的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近來，已證實(shí)氮化鎵系列(GaN-based)半導(dǎo)體材料在如液晶顯示器(LCD)的背光模塊、光學(xué)儲(chǔ)存系統(tǒng)、高頻高功率微波電子裝置等的商業(yè)應(yīng)用上具有潛力。關(guān)于氮化鎵系列半導(dǎo)體材料的磊晶成長(zhǎng)，主要是使用藍(lán)寶石基板作為基板。

然而，降低制造成本并改善應(yīng)用于光電元件的膜的品質(zhì)已成為主要議題，因此傾向使用硅基板來降低成本。不過，因?yàn)榈c硅之間在晶格常數(shù)與熱膨脹系數(shù)的不匹配，導(dǎo)致氮化鎵磊晶片產(chǎn)生裂紋與抗拉應(yīng)力(tensile?stress)。因此，大尺寸氮化鎵磊晶片的良率會(huì)過低而無法降低成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，可消除GaN層的裂紋。

本發(fā)明另提供一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，能獲得結(jié)晶品質(zhì)高的GaN層。

為達(dá)上述目的，根據(jù)一實(shí)施例所述的一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括一硅基板、一AlN層、一AlGaN層以及形成于AlGaN層上的一GaN層。所述硅基板具有一表面，其與垂直(111)晶面的軸之間具有大于0度且小于等于0.5度的傾斜角度。所述AlN層形成于硅基板的所述表面上。所述AlGaN層形成于所述AlN層上。而所述AlGaN層的Al含量在從AlN層側(cè)往GaN層側(cè)的厚度方向上降低。

根據(jù)另一實(shí)施例所述的一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括一硅基板、一AlN層、一AlGaN層以及形成于AlGaN層上的一GaN層。所述AlN層形成于硅基板的表面上。所述AlGaN層形成于AlN層上，其中AlGaN層的晶格常數(shù)變異率(variation?rate)在5.08%/μm到1.27%/μm之間。

以上的關(guān)于實(shí)施例內(nèi)容的說明及以下的實(shí)施方式的說明用以示范與解釋實(shí)施例的精神與原理，并且提供專利申請(qǐng)范圍更進(jìn)一步的解釋。

附圖說明

圖1是依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖2A是第一實(shí)施例的AlGaN層的Al含量的一種曲線圖。

圖2B是第一實(shí)施例的AlGaN層的Al含量的另一種曲線圖。

圖3是第一實(shí)施例的硅基板的一例的立體圖。

圖4是依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖5為實(shí)驗(yàn)例4的氮化鎵層的光學(xué)顯微相片。

圖6為比較例4的氮化鎵層的光學(xué)顯微相片。

圖7為實(shí)驗(yàn)例5~7的(102)XRD繞射轉(zhuǎn)動(dòng)曲線(rocking?curve)圖。

圖8為實(shí)驗(yàn)例8的AlGaN層的厚度與氮化鎵的(102)XRD半高寬(FWHM)的關(guān)系曲線圖。

圖9A與圖9B為實(shí)驗(yàn)例9的GaN層的光學(xué)顯微相片。

圖10A與圖10B為比較例5的GaN層的光學(xué)顯微相片。

圖11為實(shí)驗(yàn)例10的第三GaN膜的光學(xué)顯微相片。

其中，附圖標(biāo)記：

100：氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)??102：硅基板

102a：表面?????????????104：AlN層

106：AlGaN層???????????108：GaN層

300：矩形突起??????????400a、400b、400c：GaN膜

402、404a、404b：AlN中間層

具體實(shí)施方式

為讓本發(fā)明的上述特征能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說明如下。

圖1是依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。