含氮半导体元件制造技术

本发明专利技术提供了一种含氮半导体元件，其包括基板、第一氮化铝镓缓冲层、第二氮化铝镓缓冲层以及半导体堆叠层。第一氮化铝镓缓冲层设置于基板上，而第二氮化铝镓缓冲层设置于第一氮化铝镓缓冲层上。第一氮化铝镓缓冲层的化学通式为Al

【技术实现步骤摘要】
含氮半导体元件
[0001]本专利技术专利申请是申请日为2017年9月19日，申请号为201710851654.9的名为“含氮半导体元件”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术是有关于一种半导体元件，且特别是有关于一种含氮半导体元件。

技术介绍

[0003]在一般的半导体元件中，为了增加电子电洞结合的机率以及提高电子阻障，会在主动层与P型半导体层之间设置氮化铝铟镓(Al
x
In
y
Ga1‑
x
‑
y
N)的含氮四元半导体层。然而，由于氮化镓材质或氮化铝镓材质的半导体层的晶格与基板的晶格差异，往往会造成半导体层的磊晶质量降低。因此，如何有效改善含氮半导体层的磊晶质量仍是急需改善的问题之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种含氮半导体元件，其具有良好的磊晶质量。
[0005]本专利技术的实施例的含氮半导体元件包括基板、第一氮化铝镓(Aluminum Gallium Nitride,简称AlGaN)缓冲层、第二氮化铝镓缓冲层以及半导体堆叠层。第一氮化铝镓缓冲层设置于基板上，且第一氮化铝镓缓冲层的化学通式为Al
x
Ga1‑
x
N，其中0≦x≦1。第一氮化铝镓缓冲层掺杂有浓度超过5
×
10
17
cm
‑3的氧与浓度超过浓度超过5
×
10
17
cm
‑3的碳的二者至少其中之一。第二氮化铝镓缓冲层设置于第一氮化铝镓缓冲层上，且第二氮化铝镓缓冲层的化学通式为Al
y
Ga1‑
y
N，其中0≦y≦1。半导体堆叠层设置于第二氮化铝镓缓冲层上。
[0006]在本专利技术的一实施例中，上述的基板的材料包括蓝宝石、硅或碳化硅。
[0007]在本专利技术的一实施例中，当上述的基板的材料为蓝宝石时，基板连接第一氮化铝镓缓冲层的表面为一图案化表面。当基板的材质为硅或碳化硅时，基板连接第一氮化铝镓缓冲层的表面为一平滑表面。
[0008]在本专利技术的一实施例中，上述的第一氮化铝镓缓冲层的厚度落在1纳米至100纳米的范围。
[0009]在本专利技术的一实施例中，上述的第一氮化铝镓缓冲层的化学通式中的x值大于第二氮化铝镓缓冲层的化学通式中的y值。
[0010]在本专利技术的一实施例中，上述的含氮半导体元件更包括第三氮化铝镓缓冲层，而第三氮化铝镓缓冲层的化学通式为Al
z
Ga1‑
z
N，其中0≦z≦1。第三氮化铝镓缓冲层设置于第一氮化铝镓缓冲层以及第二氮化铝镓缓冲层之间，且第一氮化铝镓缓冲层中的铝浓度大于第三氮化铝镓缓冲层中的铝浓度。
[0011]在本专利技术的一实施例中，上述的第三氮化铝镓缓冲层的厚度落在1纳米至100纳米的范围。
[0012]本专利技术的实施例的含氮半导体元件包括基板、第一氮化铝镓缓冲层、氮化镓缓冲层、第二氮化铝镓缓冲层以及半导体堆叠层。第一氮化铝镓缓冲层设置于基板上，且第一氮
化铝镓缓冲层的化学通式为Al
x
Ga1‑
x
N，其中0≦x≦1。第一氮化铝镓缓冲层掺杂有浓度超过5
×
10
17
cm
‑3氧与浓度超过5
×
10
17
cm
‑3碳的二者至少其中之一。氮化镓缓冲层设置于第一氮化铝镓缓冲层上。第二氮化铝镓缓冲层设置于氮化镓缓冲层上，且第二氮化铝镓缓冲层的化学通式为Al
y
Ga1‑
y
N，其中0≦y≦1。半导体堆叠层设置于第二氮化铝镓缓冲层上。
[0013]在本专利技术的一实施例中，上述的当基板的材料为蓝宝石、碳化硅或硅时，基板连接第一氮化铝镓缓冲层的表面为一平滑表面。
[0014]在本专利技术的一实施例中，上述的第一氮化铝镓缓冲层的厚度落在1纳米至100纳米的范围。
[0015]在本专利技术的一实施例中，上述的氮化镓缓冲层的厚度落在100纳米至10微米的范围。
[0016]在本专利技术的一实施例中，上述的第二氮化铝镓缓冲层的厚度落在0.5纳米至20纳米的范围。
[0017]在本专利技术的一实施例中，上述的含氮半导体元件更包括第三氮化铝镓缓冲层，而第三氮化铝镓缓冲层的化学通式为Al
z
Ga1‑
z
N，其中0≦z≦1。第三氮化铝镓缓冲层设置于第一氮化铝镓缓冲层以及氮化镓缓冲层之间，且第一氮化铝镓缓冲层中的铝浓度高于第三氮化铝镓缓冲层中的铝浓度。
[0018]在本专利技术的一实施例中，上述的第三氮化铝镓缓冲层的厚度落在10纳米至5微米的范围。
[0019]在本专利技术的一实施例中，上述的第三氮化铝镓缓冲层中的铝浓度具有相同浓度分布。
[0020]在本专利技术的一实施例中，上述的第三氮化铝镓缓冲层中的铝浓度自连接第一氮化铝镓缓冲层的一侧往连接氮化镓缓冲层的一侧减少。
[0021]在本专利技术的一实施例中，连接上述的第三氮化铝镓缓冲层的氮化镓缓冲层的厚度落在10纳米至5微米的范围。
[0022]基于上述，本专利技术的实施例的含氮半导体元件因为包括有可以改善晶格结构的氮化铝镓缓冲层，因此可以改善整体的磊晶质量。
[0023]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
[0024]图1是依照本专利技术的第一实施例的一种含氮半导体装置的剖面示意图。
[0025]图2是依照本专利技术的第二实施例的含氮半导体元件的局部剖面示意图。
[0026]图3是依照本专利技术的第三实施例的含氮半导体元件的局部剖面示意图。
[0027]图4是依照本专利技术的第四实施例的含氮半导体元件的局部剖面示意图。
[0028]符号说明
[0029]100a、100b、200a、200b：含氮半导体元件
[0030]110、210：基板
[0031]120、220：第一氮化铝镓缓冲层
[0032]130、230：第二氮化铝镓缓冲层
[0033]140、240：半导体堆叠层
[0034]150、250：第三氮化铝镓缓冲层
[0035]141：第一型掺杂半导体层
[0036]142：氮化镓层
[0037]143：能障层
[0038]144：能阱层
[0039]145：多重量子阱层
[0040]146：第二型掺杂半导体层
[0041]260：氮化镓缓冲层
具体实施方式
[0042]图1是依照本专利技术的第一实施例的一种含氮半导体装置的剖面示意图。请参照图1，本实施例的含氮半导体元件100a包括基板110、第一氮化铝镓缓冲层120、第二氮化铝镓缓冲层130以及半导体堆叠层140。第一氮化铝镓缓冲层120设置于基板110上，且第一氮化铝镓缓冲层120本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氮半导体元件，包括：一基板；一第一氮化铝镓缓冲层，设置于该基板上，该第一氮化铝镓缓冲层的材料包括氮化铝镓基础的(AlGaN based)半导体材料，该第一氮化铝镓缓冲层掺杂有浓度超过5
×
10
17
cm
‑3的氧与浓度超过5
×
10
17
cm
‑3的碳的二者至少其中之一；一第二氮化铝镓缓冲层，设置于该第一氮化铝镓缓冲层上，该第二氮化铝镓缓冲层的材料包括氮化铝镓基础的(AlGaN based)半导体材料；以及一半导体堆叠层，设置于该第二氮化铝镓缓冲层上。2.如权利要求1所述的含氮半导体元件，其特征在于，该基板的材料包括蓝宝石、硅或碳化硅。3.如权利要求1所述的含氮半导体元件，其特征在于，当该基板的材料为蓝宝石时，该基板连接该第一氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：方信乔，吕政学，林政宏，郑季豪，黄吉豊，
申请(专利权)人：新世纪光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：