[實用新型]氮化鎵半導體器件

有效

• 申請號: 201821933530.1
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN209199940U
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 陳彥良;大藤徹;謝明達
• 申請（專利權）人: 捷苙科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/15
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 董科

一種氮化鎵半導體器件，其由下而上依序包括硅基板、第一緩沖層、第二緩沖層、第一氮化鎵層、第二氮化鎵層、阻障層及覆蓋層，其特征在于，第二緩沖層為多層超晶格緩沖層，其為由Al_x2Ga_1?x2N/Al_x1Ga_1?x1N交錯組成的超晶格緩沖層，且x1由1緩變至0.2；x2由0.8緩變至0，利用Al_x2Ga_1?x2N/Al_x1Ga_1?x1N交錯組成的多層超晶格緩沖層可以多階段的分散晶格應力，以解決現有技術中，晶格常數不匹配及熱膨脹系數不匹配的缺陷，而改善氮化鎵外延層質量以及降低外延晶圓翹曲的問題。

技術領域

本實用新型關于一種氮化鎵半導體器件技術領域，特別是關于具有緩變式超晶格緩沖層的氮化鎵半導體器件。

背景技術

對于以氮化鎵(GaN)為主的器件內部結構中的GaN外延于硅基板上的技術，由于氮化鎵與硅基板之間的晶格常數不匹配以及熱膨脹系數不匹配。又因為了避免在硅基板上發生鎵(Ga+)原子回熔現象。因此一般的解決方式是先在硅基板上成長氮化鋁的緩沖層，但是對氮化鋁來說，與硅基板之間的晶格常數不匹配及熱膨脹系數不匹配的問題仍然存在，其皆會造成氮化鎵外延層質量不佳以及外延晶圓翹曲的問題。

根據上述的問題，在現有技術中，外延層質量不佳與缺陷密度會造成整個由氮化鎵半導體構成的電子器件的電子遷移率下降、漏電流(leakage current)及可靠度不佳的缺陷。外延晶圓翹曲會造成在制程過程中容易產生破片與黃光制程曝光良率不佳的缺陷。

實用新型內容

根據現有技術中所揭露的問題，本實用新型主要利用超晶格結構以及氮化鋁鎵含量緩變方式來解決晶格不匹配以改善快速電子遷移率晶體管氮化鎵通道層外延質量的缺陷。

本實用新型的另一目的在于，利用緩變式超晶格緩沖層來改善在制程中，由于外延質量及晶格應力所造成晶圓翹曲的缺陷。

根據上述目的，本實用新型提供一種氮化鎵半導體器件，其由下而上依序包括硅基板、第一緩沖層、第二緩沖層、第一氮化鎵層、第二氮化鎵層、阻障層及覆蓋層，其特征在于，第二緩沖層為多層超晶格緩沖層，其由Al_x2Ga_1-x2N/Al_x1Ga_1-x1N交錯組成，其中Al_x2Ga_1-x2N的厚度為5nm-30nm及Al_x1Ga_1-x1N的厚度為1nm-10nm及x₁由1緩變至0.2；x₂由0.8緩變至0，利用Al_x2Ga_1-x2N/Al_x1Ga_1-x1N交錯組成的多層超晶格緩沖層可以解決現有技術中，晶格常數不匹配及熱膨脹系數不匹配的缺陷，而改善氮化鎵外延層質量以及降低外延晶圓翹曲的問題。

附圖說明

圖1是根據本實用新型所揭露的技術，表示氮化鎵半導體器件的截面示意圖。

圖2是根據本實用新型所揭露的技術，表示氮化鎵半導體器件中，由Al_x2Ga_1-x2N/Al_x1Ga_1-x1N交錯組成的多層超晶格緩沖層的截面示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術特征及優點，能更為相關技術領域人員所了解，并得以實施本實用新型，在此配合所附的圖式、具體闡明本實用新型的技術特征與實施方式，并列舉較佳實施例進一步說明。以下文中所對照的圖式，為表達與本實用新型特征有關的示意，并未亦不需要依據實際情形完整繪制。而關于本案實施方式的說明中涉及本領域技術人員所熟知的技術內容，亦不再加以陳述。