[發明專利]氮化物半導體結構

有效

• 申請號: 201410552714.3
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN105280770B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 宣融;胡智威;詹益仁
• 申請（專利權）人: 嘉晶電子股份有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/32
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

本發明提供一種氮化物半導體結構。氮化物半導體結構包括襯底、碳化硅成核層、復合緩沖層以及氮化物半導體層。碳化硅成核層位于襯底上。復合緩沖層位于碳化硅成核層上。氮化物半導體層位于復合緩沖層上。此外，所述氮化物半導體結構為無氮化鋁的半導體結構。

技術領域

本發明是有關于一種半導體結構，且特別是有關于一種氮化物半導體結構。

背景技術

近年來，氮化物發光二極管已廣泛地應用于各領域。在氮化物半導體結構中，由于硅襯底具備高導熱以及低成本等優點，因此，以硅襯底為基礎的大尺寸的氮化物半導體已成為氮化物發光二極管中的重要元件。

然而，以氮化鎵(GaN)半導體層為例，氮化鎵半導體層與硅襯底之間的晶格差異為17％，且兩者之間的熱膨脹系數差異為54％。上述差異除了在冷卻期間會因熱應力過大而造成薄膜破裂外，也會使氮化鎵半導體層在外延過程中產生內應力，進而造成薄膜龜裂并形成缺陷。因此，如何解決氮化物半導體層與硅襯底之間晶格與熱膨脹系數不匹配的問題，以減少晶片的破裂、避免缺陷的產生，為當前所需研究的課題。

發明內容

本發明提供一種氮化物半導體結構，改善氮化鎵與硅之間晶格與熱膨脹系數不匹配的問題，以減少晶片的破裂，并避免缺陷的產生。

本發明提供一種氮化物半導體結構。氮化物半導體結構包括襯底、碳化硅成核層、復合緩沖層以及氮化物半導體層。碳化硅成核層位于襯底上。復合緩沖層位于碳化硅成核層上。氮化物半導體層位于復合緩沖層上。此外，氮化物半導體結構為無氮化鋁(AlN free)的半導體結構。

在本發明的一實施例中，上述復合緩沖層包括第一緩沖層以及第二緩沖層，第一緩沖層接觸碳化硅成核層。

在本發明的一實施例中，上述第一緩沖層包括Al_xGaN層，其中0<x<1。

在本發明的一實施例中，上述第二緩沖層包括相互交疊的多個Al_yGa_1-yN層以及多個Al_zGa_1-zN層，其中0<y<1，0<z<1且y不等于z。

在本發明的一實施例中，其中x>(y+z)/2。

在本發明的一實施例中，上述第二緩沖層包括氮化鋁鎵塊體層。

在本發明的一實施例中，上述第二緩沖層包括鋁含量階梯漸變的氮化鋁鎵漸變層。

在本發明的一實施例中，上述第二緩沖層包括鋁含量連續漸變的氮化鋁鎵漸變層。

在本發明的一實施例中，上述復合緩沖層還包括第三緩沖層，位于氮化物半導體層與第二緩沖層之間。

在本發明的一實施例中，上述第三緩沖層包括碳化硅層。

在本發明的一實施例中，上述第三緩沖層包括相互交疊的多個碳化硅層與多個氮化鎵層。

在本發明的一實施例中，上述第三緩沖層的厚度介于約5納米至100納米之間。

在本發明的一實施例中，上述碳化硅成核層為立方晶系。

在本發明的一實施例中，上述碳化硅成核層的厚度介于50納米至3000納米之間。

在本發明的一實施例中，上述第一緩沖層的厚度介于約0.1微米至3微米之間。

在本發明的一實施例中，上述第二緩沖層的厚度介于約0.1微米至3微米之間。

在本發明的一實施例中，上述第一緩沖層以及第二緩沖層的厚度總合介于0.2微米至4微米之間。