[發明專利]氮化物半導體晶片、氮化物半導體器件和制造氮化物半導體晶片的方法無效

申請號：	201310331614.3	申請日：	2013-08-01
公開（公告）號：	CN103682008A	公開（公告）日：	2014-03-26
發明（設計）人：	吉田學史;彥坂年輝;原田佳幸;杉山直治;布上真也	申請（專利權）人：	株式會社東芝
主分類號：	H01L33/12	分類號：	H01L33/12;H01L29/06;H01L21/02
代理公司：	北京市中咨律師事務所 11247	代理人：	楊曉光;于靜
地址：	日本***	國省代碼：	日本;JP
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摘要：
搜索關鍵詞：	氮化物半導體晶片半導體器件制造方法
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【說明書】：

相關申請交叉引用

本申請基于并主張2012年9月26日提交的編號為2012-212884的日本專利申請的優先權益；該申請的全部內容在此納入作為參考。

技術領域

本發明一般地涉及氮化物半導體晶片、氮化物半導體器件，以及制造氮化物半導體晶片的方法。

背景技術

存在其中包括氮化物半導體的半導體層在硅襯底上形成的氮化物半導體晶片。氮化物半導體晶片用于制造例如發光二極管（LED）、高速電子設備或功率器件。氮化物半導體晶片的問題是：由于硅襯底熱膨脹系數與半導體層熱膨脹系數之間存在差異，因此在制造過程中易于出現開裂。存在一種通過對氮化物半導體層施加壓縮應力而抑制開裂出現的方法。但是，對氮化物半導體層施加壓縮應力使得難以減少穿透錯位。

發明內容

根據一個實施例，氮化物半導體晶片包括硅襯底、層疊的多層單元、含硅單元和上層單元。硅襯底具有主表面。層疊的多層單元在主表面上提供。層疊的多層單元包括沿垂直于主表面的層疊方向層疊的N個緩沖層。緩沖層包括氮化物半導體。N不小于2且不大于9。緩沖層包括第i個緩沖層（i是大于等于1且小于N的整數）和在第i緩沖層上提供的第(i+1)緩沖層。第i緩沖層在平行于主表面的第一方向上具有第i晶格長度Wi。第(i+1)緩沖層在第一方向上具有第(i+1)晶格長度W(i+1)。所有緩沖層滿足關系(W(i+1)-Wi)/Wi≤0.008。含硅單元在層疊的多層單元上提供并包含硅。上層單元在含硅單元上提供并包括氮化物半導體。

根據另一實施例，氮化物半導體器件包括層疊的多層單元、含硅單元、上緩沖層和功能層。層疊的多層單元在硅襯底的主表面上形成。層疊的多層單元包括沿垂直于主表面的層疊方向層疊的N個緩沖層。緩沖層包括氮化物半導體。N不小于2且不大于9。緩沖層包括第i緩沖層（i是大于等于1且小于N的整數）和在第i緩沖層上提供的第(i+1)緩沖層。第i緩沖層在平行于主表面的第一方向上具有第i晶格長度Wi。第(i+1)緩沖層在第一方向上具有第(i+1)晶格長度W(i+1)。所有緩沖層滿足關系(W(i+1)-Wi)/Wi≤0.008。含硅單元在層疊的多層單元上提供并包含硅。上緩沖層在含硅單元上提供并包括氮化物半導體。功能層在上緩沖層上提供并包括氮化物半導體。功能層包括包含雜質的含雜質層。含雜質層中的雜質濃度高于上緩沖層中的雜質濃度。

根據另一實施例，公開了一種制造氮化物半導體晶片的方法。所述方法可以包括在硅襯底的主表面上形成層疊的多層單元。層疊的多層單元包括沿垂直于主表面的層疊方向層疊的N個緩沖層。緩沖層包括氮化物半導體。N不小于2且不大于9。緩沖層包括第i緩沖層（i是大于等于1且小于N的整數）和在第i緩沖層上提供的第(i+1)緩沖層。所述第i緩沖層在平行于主表面的第一方向上具有第i晶格長度Wi。第(i+1)緩沖層在第一方向上具有第(i+1)晶格長度W(i+1)。所有緩沖層滿足關系(W(i+1)-Wi)/Wi≤0.008。所述方法可以包括在層疊的多層單元上形成包含硅的含硅單元。此外，所述方法可以包括在含硅單元上形成包括氮化物半導體的上層單元。

附圖說明

圖1是示出根據第一實施例的氮化物半導體晶片的示意性截面圖；

圖2是示出根據第一實施例的氮化物半導體晶片的特性的倒易晶格空間繪圖；

圖3是示出參考實例的特性的倒易晶格空間繪圖；

圖4A至圖4D是示出根據第一實施例的氮化物半導體晶片的一部分的電子顯微鏡圖像；

圖5是示出根據第一實施例的氮化物半導體晶片的特性的表；

圖6是示出根據第一實施例的氮化物半導體晶片的特性的圖形；

圖7是示出根據第一實施例的氮化物半導體晶片的特性的表；

圖8是示出根據第一實施例的氮化物半導體晶片的特性的圖形；

圖9是示出根據第一實施例的氮化物半導體晶片的特性的圖形；

圖10是示出根據第一實施例的氮化物半導體晶片的特性的圖形；

圖11是示出根據第一實施例的備選氮化物半導體晶片的示意性截面圖；