本發(fā)明是涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，氮化物發(fā)光二極管已廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域。在氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，由于硅基板具備高導(dǎo)熱以及低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此，以硅基板為基礎(chǔ)的大尺寸的氮化物半導(dǎo)體已成為氮化物發(fā)光二極管中的重要元件。

然而，以氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體層為例，氮化鎵半導(dǎo)體層與硅基板之間的晶格差異為17％，且兩者之間的熱膨脹系數(shù)差異為54％。上述差異除了在冷卻期間會(huì)因熱應(yīng)力過(guò)大而造成薄膜破裂外，也會(huì)使氮化鎵半導(dǎo)體層在磊晶過(guò)程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而造成薄膜龜裂并形成缺陷。因此，如何解決氮化物半導(dǎo)體層與硅基板之間晶格與熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，以減少晶片的破裂、避免缺陷的產(chǎn)生，便成為當(dāng)前亟待解決的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，改善氮化鎵與硅之間晶格與熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，以減少晶片的破裂，并避免缺陷的產(chǎn)生。

本發(fā)明提出一種氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括基板、被覆層、成核層、過(guò)渡層以及復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)。被覆層位于基板上。成核層位于基板與被覆層之間。過(guò)渡層位于成核層與被覆層之間，其中過(guò)渡層為Al_xGaN層。復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)位于過(guò)渡層與被覆層之間。復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)包括第一復(fù)合緩沖層，其中第一復(fù)合緩沖層包括相互交疊的多個(gè)第一Al_yGaN層以及多個(gè)第一GaN層，且x等于y。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的成核層的厚度介于50納米至3000納米之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的成核層包括氮化鋁層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的成核層包括碳化硅層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的各個(gè)第一Al_yGaN層的厚度彼此相同，各個(gè)第一GaN層的厚度彼此相同，且這些第一Al_yGaN層的層數(shù)等于這些第一GaN層的層數(shù)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)還包括第二復(fù)合緩沖層，位于第一復(fù)合緩沖層與過(guò)渡層之間。第二復(fù)合緩沖層包括相互交疊的多個(gè)第二Al_yGaN層以及多個(gè)第二GaN層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的各個(gè)第二Al_yGaN層的厚度彼此相同，各個(gè)第二GaN層的厚度彼此相同。這些第二Al_yGaN層的層數(shù)等于這些第二GaN層的層數(shù)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一Al_yGaN層的厚度為a1，第一GaN層的厚度為b1，第二Al_yGaN層的厚度為a2，且第二GaN層的厚度為b2，其中a1、b1、a2以及b2滿足下列關(guān)系式：

a1/(a1+b1)<a2/(a2+b2)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，0<x<0.5。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括頂GaN層，位于第一復(fù)合緩沖層與被覆層之間。頂GaN層的厚度大于各個(gè)第一GaN層的厚度

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頂GaN層的厚度介于10納米至2500納米之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括阻障層，位于頂GaN層與被覆層之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的阻障層的厚度介于5納米至40納米之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的被覆層的厚度介于1納米至5納米之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的基板的材料包括硅、氧化鋁或玻璃。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的基板為圖案化基板。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的過(guò)渡層的厚度介于50納米至2000納米之間。

基于上述，在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其是將成核層、過(guò)渡層以及復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)依序堆疊于基板上，其中過(guò)渡層為Al_xGaN層，復(fù)合緩沖結(jié) 構(gòu)的復(fù)合緩沖層可包括相互交疊的多個(gè)Al_yGaN層以及多個(gè)GaN層，且x等于y。因此，本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可通過(guò)上述Al_xGaN層的厚度與Al_yGaN層的厚度之間的差異，使相對(duì)靠近成核層的過(guò)渡層的平均鋁含量大于相對(duì)遠(yuǎn)離成核層的復(fù)合緩沖層的平均鋁含量，藉以有效地減緩頂GaN層(即氮化物半導(dǎo)體層)與基板之間因晶格與熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而克服前述兩者之間缺陷過(guò)多的缺點(diǎn)。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例所示出的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明的另一實(shí)施例所示出的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖3是本發(fā)明的又一實(shí)施例所示出的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

100、100A～100B：氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；

110：基板；

120：被覆層；

130：成核層；

140：過(guò)渡層；

150、150a、150b：復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)；

151：第一復(fù)合緩沖層；

151a：第一Al_yGaN層；

151b：第一GaN層；

152：第二復(fù)合緩沖層；

152a：第二Al_yGaN層；

152b：第二GaN層；

153：第三復(fù)合緩沖層；

153a：第三Al_yGaN層；

153b：第三GaN層；

154：頂GaN層；

155：阻障層。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例所示出的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，其中第一復(fù)合緩沖層示意地示出相互交疊的數(shù)層第一Al_yGaN層與數(shù)層第一GaN層，并非代表其實(shí)際的層數(shù)。請(qǐng)參考圖1，在本實(shí)施例中，氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括基板110、被覆層120、成核層130、過(guò)渡層140以及復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150，其中基板110的材料可包括硅、氧化鋁(Al₂O₃)或玻璃。以硅基板為例，基板110可為圖案化的硅基板，其圖案可為規(guī)則或不規(guī)則的微米圖案或納米圖案。舉例來(lái)說(shuō)，基板110經(jīng)圖案化后可形成有多個(gè)凹陷(未示出)，以使后續(xù)形成于基板110上的磊晶層(也即，成核層130)能夠側(cè)向成長(zhǎng)，進(jìn)而減少差排(dislocation)的產(chǎn)生。

被覆層120位于基板110上，且成核層130位于基板110與被覆層120之間。成核層130例如是通過(guò)有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)或物理氣相沉積(PVD)等方式而形成于基板110上的氮化鋁(AlN)層。在其他實(shí)施例中，成核層130也可以是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor deposition，以下簡(jiǎn)稱(chēng)CVD)而形成于基板110上的碳化硅(SiC)層。換句話說(shuō)，本發(fā)明的成核層130可以是氮化鋁層或碳化硅層，其中氮化鋁層與碳化硅層可分別通過(guò)上述相應(yīng)的形成方式，以成長(zhǎng)于平坦的硅基板或者圖案化的硅基板上。此處，成核層130的厚度例如是介于50納米至3000納米之間。

過(guò)渡層140位于成核層130與被覆層120之間，其中過(guò)渡層140例如是通過(guò)有機(jī)化學(xué)氣相沉積法而形成于成核層130上的Al_xGaN層，且0<x<0.5。此處，過(guò)渡層140的厚度例如是介于50納米至2000納米之間。本實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可通過(guò)上述過(guò)渡層140的參數(shù)設(shè)計(jì)，有效地減緩被覆層120與基板110之間因晶格與熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的應(yīng)力。另一方面，復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150位于過(guò)渡層140與被覆層120之間，其可包括第一復(fù)合緩沖層151。此處，第一復(fù)合緩沖層151可包括相互交疊的多個(gè)第一Al_yGaN層151a以及多個(gè)第一GaN層151b，其中0<y<0.5，且x等于y。

在本實(shí)施例中，第一復(fù)合緩沖層151可先通過(guò)有機(jī)化學(xué)氣相沉積法以于過(guò)渡層140上形成一層第一Al_yGaN層151a，再于此第一Al_yGaN層151a上 通過(guò)有機(jī)化學(xué)氣相沉積法形成一層第一GaN層151b，如此反復(fù)為之，以形成相互交疊的多個(gè)第一Al_yGaN層151a以及多個(gè)第一GaN層151b。在其他實(shí)施例中，第一復(fù)合緩沖層151也可先通過(guò)有機(jī)化學(xué)氣相沉積法以于過(guò)渡層140上形成一層第一GaN層151b，再于此第一GaN層151b上通過(guò)有機(jī)化學(xué)氣相沉積法形成一層第一Al_yGaN層151a，如此反復(fù)為之，以形成相互交疊的多個(gè)第一Al_yGaN層151a以及多個(gè)第一GaN層151b。也就是說(shuō)，本發(fā)明對(duì)于第一Al_yGaN層151a與第一GaN層151b之間的交疊順序并不加以限制。此處，各個(gè)第一Al_yGaN層151a的厚度彼此相等，各個(gè)第一GaN層151b的厚度彼此相等，第一Al_yGaN層151a的層數(shù)等于第一GaN層151b的層數(shù)，其中第一Al_yGaN層151a的厚度例如是介于1納米至30納米之間，且第一GaN層151b的厚度例如是介于1納米至30納米之間。此外，在本實(shí)施例中，各個(gè)第一Al_yGaN層151a的厚度與各個(gè)第一GaN層151b的厚度相同，但本發(fā)明并不限于此。

另一方面，氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100還包括頂GaN層154，其例如是通過(guò)有機(jī)化學(xué)氣相沉積法而形成于第一復(fù)合緩沖層151上，且厚度介于10納米至2500納米之間。氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100還包括阻障層155，其例如是通過(guò)有機(jī)化學(xué)氣相沉積法而形成于頂GaN層154上的AlGaN層，且厚度介于5納米至40納米之間。換言之，本實(shí)施例是在形成被覆層120于復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150之前，先于復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150上形成頂GaN層154，接著于頂GaN層154上形成阻障層155，最后使被覆層120形成于阻障層155上。其中，頂GaN層154的設(shè)置可有助于提升磊晶的品質(zhì)。

由于本實(shí)施例的第一復(fù)合緩沖層151是由多個(gè)第一Al_yGaN層151a以及多個(gè)第一GaN層151b交疊而成的超晶格結(jié)構(gòu)，其中相對(duì)靠近成核層130的第一Al_yGaN層151a的鋁含量與相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第一Al_yGaN層151a的鋁含量彼此相等，并利用第一GaN層151b取代現(xiàn)有的氮化鋁層，因此可避免由于氮化鋁的長(zhǎng)時(shí)間磊晶而造成產(chǎn)能降低的問(wèn)題，并減緩頂GaN層154與基板110之間因晶格與熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的應(yīng)力。另一方面，成核層130也可用以減緩頂GaN層154與基板110之間因晶格與熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的應(yīng)力。

詳細(xì)而言，被覆層120位于復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150上，且連接阻障層155。 換言之，阻障層155例如是位于被覆層120與頂GaN層154之間，其中被覆層120的材料可包括氮化鎵(GaN)，且形成被覆層120的方法可包括有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法。此處，被覆層120的厚度例如是介于1納米至5納米之間。

在本實(shí)施例中，過(guò)渡層140例如是Al_0.25GaN層，其厚度例如是800納米。又，各個(gè)第一Al_yGaN層151a也例如是Al_0.25GaN層，其中各個(gè)第一Al_yGaN層151a的厚度與各個(gè)第一GaN層151b的厚度皆例如是4納米，且第一Al_yGaN層151a的層數(shù)與第一GaN層151b的層數(shù)皆例如是90層。也就是說(shuō)，這些第一Al_yGaN層151a的總厚度為360納米，因此相對(duì)靠近成核層130的過(guò)渡層140的平均鋁含量會(huì)大于相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第一復(fù)合緩沖層151的平均鋁含量，藉以緩頂GaN層154與基板110之間因熱膨脹系數(shù)的差異所產(chǎn)生的應(yīng)力。另一方面，由于阻障層155的厚度例如是25納米，因此相對(duì)靠近成核層130的第一復(fù)合緩沖層151的平均鋁含量會(huì)大于相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的阻障層155的平均鋁含量，藉以減緩頂GaN層154與基板110之間因晶格與熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的應(yīng)力。

以下將列舉其他實(shí)施例以作為說(shuō)明。在此必須說(shuō)明的是，下述實(shí)施例沿用前述實(shí)施例的元件標(biāo)號(hào)與部分內(nèi)容，其中采用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同或近似的元件，并且省略了相同技術(shù)內(nèi)容的說(shuō)明。關(guān)于省略部分的說(shuō)明可參考前述實(shí)施例，下述實(shí)施例不再重復(fù)贅述。

圖2是本發(fā)明的另一實(shí)施例所示出的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，其中第一復(fù)合緩沖層示意地示出數(shù)層第一Al_yGaN層與數(shù)層第一GaN層，且第二復(fù)合緩沖層示意地示出數(shù)層第二Al_yGaN層與數(shù)層第二GaN層，并非代表其實(shí)際的層數(shù)。值得注意的是，圖2的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100A與圖1的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的主要差異處在于：復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)的組成不同。請(qǐng)參考圖2，在本實(shí)施例中，復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150a還包括第二復(fù)合緩沖層152，位于第一復(fù)合緩沖層151與過(guò)渡層140之間，其中第二復(fù)合緩沖層152可包括相互交疊的多個(gè)第二Al_yGaN層152a以及多個(gè)第二GaN層152b，各個(gè)第二Al_yGaN層152a的厚度彼此相同，且各個(gè)第二GaN層152b的厚度彼此相同。另一方面，各個(gè)第二Al_yGaN層152a的厚度大于各個(gè)第一Al_yGaN層151a的厚度，且各個(gè)第二Al_yGaN層152a的厚度與對(duì)應(yīng)的第二GaN層152b的厚度 的總和等于各個(gè)第一Al_yGaN層151a的厚度與對(duì)應(yīng)的第一GaN層151b的厚度的總和。也即，一層第一Al_yGaN層151a與一層第一GaN層151b的總厚度等于一層第二Al_yGaN層152a與一層第一GaN層151b的總厚度。

此處，第一Al_yGaN層151a的層數(shù)、第二Al_yGaN層152a的層數(shù)、第一GaN層151b的層數(shù)以及第二GaN層152b的層數(shù)彼此相等，因此第二復(fù)合緩沖層152的厚度會(huì)與第一復(fù)合緩沖層151的厚度相同。第一Al_yGaN層151a與第二Al_yGaN層152a皆例如是Al_0.25GaN層，其中各個(gè)第二Al_yGaN層152a的厚度例如是6納米，各個(gè)第二GaN層152b的厚度例如是2納米，且第一Al_yGaN層151a的層數(shù)、第二Al_yGaN層152a的層數(shù)、第一GaN層151b的層數(shù)以及第二GaN層152b的層數(shù)皆例如是60層。也就是說(shuō)，這些第一Al_yGaN層151a的總厚度與這些第二Al_yGaN層152a的總厚度的總和為600納米。由于過(guò)渡層140例如是Al_0.25GaN層，且厚度例如是800納米，因此相對(duì)靠近成核層130的過(guò)渡層140的平均鋁含量會(huì)大于相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第一復(fù)合緩沖層151與第二復(fù)合緩沖層152的平均鋁含量，且相對(duì)靠近成核層130的第二復(fù)合緩沖層152的平均鋁含量會(huì)大于相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第一復(fù)合緩沖層151的平均鋁含量，藉以減緩頂GaN層154與基板110之間因熱膨脹系數(shù)的差異所產(chǎn)生的應(yīng)力。

換個(gè)角度來(lái)說(shuō)，在本實(shí)施例中，相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第一Al_yGaN層151a的厚度為a1，相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第一GaN層151b的厚度為b1，相對(duì)靠近成核層130的第二Al_yGaN層152a的厚度為a2，且相對(duì)靠近成核層130的第二GaN層152b的厚度為b2，前述a1、b1、a2以及b2可滿足下列關(guān)系式(1)：

a1/(a1+b1)<a2/(a2+b2) (1)

圖3是本發(fā)明的又一實(shí)施例所示出的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，其中第一緩沖層示意地示出數(shù)層第一Al_yGaN層與數(shù)層第一GaN層，第二復(fù)合緩沖層示意地示出數(shù)層第二Al_yGaN層與數(shù)層第二GaN層，且第三復(fù)合緩沖層示意地示出數(shù)層第三Al_yGaN層與數(shù)層第三GaN層，并非代表其實(shí)際的層數(shù)。值得注意的是，圖3的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100B與圖2的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100A的主要差異處在于：復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)的組成不同。請(qǐng)參考圖3，在本實(shí)施例中，復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150b還包括第三復(fù)合緩沖層153，位于第一復(fù)合緩 沖層151與頂GaN層154之間，其中第三復(fù)合緩沖層153可包括相互交疊的多個(gè)第三Al_yGaN層153a以及多個(gè)第三GaN層153b，各個(gè)第三Al_yGaN層153a的厚度小于各個(gè)第一Al_yGaN層151a的厚度，且各個(gè)第三Al_yGaN層153a的厚度與對(duì)應(yīng)的第三GaN層153b的厚度的總和、各個(gè)第二Al_yGaN層152a的厚度與對(duì)應(yīng)的第二GaN層152b的厚度的總和以及各個(gè)第一Al_yGaN層151a的厚度與對(duì)應(yīng)的第一GaN層151b的厚度的總和彼此相等。

此處，第一Al_yGaN層151a的層數(shù)、第二Al_yGaN層152a的層數(shù)、第三Al_yGaN層153a的層數(shù)、第一GaN層151b的層數(shù)、第二GaN層152b的層數(shù)以及第三GaN層153b的層數(shù)彼此相等，因此第一復(fù)合緩沖層151的厚度、第二復(fù)合緩沖層152的厚度以及第三復(fù)合緩沖層153會(huì)彼此相等。第一Al_yGaN層151a、第二Al_yGaN層152a以及第三Al_yGaN層153a皆例如是Al_0.25GaN層，各個(gè)第三Al_yGaN層153a的厚度例如是2納米，各個(gè)第三GaN層153b的厚度例如是6納米，且第一Al_yGaN層151a的層數(shù)、第二Al_yGaN層152a的層數(shù)、第三Al_yGaN層153a的層數(shù)、第一GaN層151b的層數(shù)、第二GaN層152b的層數(shù)以及第三GaN層153b的層數(shù)皆例如是60層。也就是說(shuō)，這些第一Al_yGaN層151a的總厚度、這些第二Al_yGaN層152a的總厚度以及這些第三Al_yGaN層153a的總厚度的總和為720納米。由于過(guò)渡層140例如是Al_0.25GaN層，且厚度例如是1000納米，因此相對(duì)靠近成核層130的過(guò)渡層140的平均鋁含量會(huì)大于相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第一復(fù)合緩沖層151、第二復(fù)合緩沖層152以及第三復(fù)合緩沖層153的平均鋁含量，相對(duì)靠近成核層130的第二復(fù)合緩沖層152的平均鋁含量會(huì)大于相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第一復(fù)合緩沖層151的平均鋁含量，且相對(duì)靠近成核層130的第一復(fù)合緩沖層151的平均鋁含量會(huì)大于相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第三復(fù)合緩沖層153的平均鋁含量，藉以減緩頂GaN層154與基板110之間因熱膨脹系數(shù)的差異所產(chǎn)生的應(yīng)力。

換個(gè)角度來(lái)說(shuō)，在本實(shí)施例中，第一Al_yGaN層151a的厚度為a1，第一GaN層151b的厚度為b1，相對(duì)靠近成核層130的第二Al_yGaN層152a的厚度為a2，相對(duì)靠近成核層130的第二GaN層152b的厚度為b2，相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第三Al_yGaN層153a的厚度為a3，相對(duì)遠(yuǎn)離成核層130的第三GaN層153b的厚度為b3，前述a1、b1、a2、b2、a3以及b2可滿足以下關(guān) 系式(2)：

a3/(a3+b3)<a1/(a1+b1)<a2/(a2+b2) (2)

需說(shuō)明的是，雖然本實(shí)施例是以復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)包含三層復(fù)合緩沖層作說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此，基于上述的各層復(fù)合緩沖層的Al_yGaN層是以越靠近成核層者厚度越厚的設(shè)計(jì)原則，也可令復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)包含有四層、五層或更多層復(fù)合緩沖層。

以下列舉幾個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證上述實(shí)施例的效果。實(shí)驗(yàn)例1是對(duì)應(yīng)于氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的制作，也即在基板110上依序形成厚度為270納米的成核層130(AlN層)、厚度為800納米的過(guò)渡層140(Al_0.25GaN層)、復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150以及厚度為3納米的被覆層120，其中復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150包括厚度為720納米的第一復(fù)合緩沖層151、厚度為2200納米的頂GaN層154以及厚度為25納米的阻障層155。實(shí)驗(yàn)例2是對(duì)應(yīng)于氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100A的制作，也即在基板110上依序形成厚度為270納米的成核層130(AlN層)、厚度為800納米的過(guò)渡層140(Al_0.25GaN層)、復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150a以及厚度為3納米的被覆層120，其中復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150a包括總厚度為960納米的第一復(fù)合緩沖層151、第二復(fù)合緩沖層152、厚度為1900納米的頂GaN層154以及厚度為25納米的阻障層155。實(shí)驗(yàn)例3是對(duì)應(yīng)于氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100B的制作，也即在基板110上依序形成厚度為270納米的成核層130(AlN層)、厚度為1000納米的過(guò)渡層140(Al_0.25GaN層)、復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150b以及厚度為3納米的被覆層120，其中復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)150b包括厚度為1440納米的第一復(fù)合緩沖層151、第二復(fù)合緩沖層152、第三復(fù)合緩沖層153、厚度為1900納米的頂GaN層154以及厚度為25納米的阻障層155。

實(shí)驗(yàn)例1～3的主要差異處是在于：復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)的組成，其中第一復(fù)合緩沖層151、第二復(fù)合緩沖層152、第三復(fù)合緩沖層153的組成、各個(gè)分層的厚度以及相對(duì)配置關(guān)系可參照上述實(shí)施例的說(shuō)明，于此便不再贅述。對(duì)實(shí)驗(yàn)例1～3的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100、100A～100B從溫度1050℃冷卻到室溫(約25℃)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示于下表一。

表一

由表一可知，實(shí)驗(yàn)例1～3的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100、100A～100B的從溫度1050℃冷卻到室溫(約25℃)后，頂GaN層154(即氮化物半導(dǎo)體層)與基板110之間熱膨脹系數(shù)及晶格的差異所產(chǎn)生的應(yīng)力而造成的結(jié)構(gòu)破裂(crack)、彎曲(bow)以及翹曲(warp)等情形皆可得到改善。

綜上所述，在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其是將成核層、過(guò)渡層以及復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)依序堆疊于基板上，其中過(guò)渡層為AlxGaN層，復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)的復(fù)合緩沖層可包括相互交疊的多個(gè)AlyGaN層以及多個(gè)GaN層，且x等于y。由于復(fù)合緩沖層是由多個(gè)AlyGaN層以及多個(gè)GaN層交疊而成的超晶格結(jié)構(gòu)，并利用GaN層取代現(xiàn)有的氮化鋁層，因此可避免由于氮化鋁的長(zhǎng)時(shí)間磊晶而造成產(chǎn)能降低的問(wèn)題，并減緩頂GaN層(即氮化物半導(dǎo)體層)與基板之間因晶格與熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而克服前述兩者之間缺陷過(guò)多的缺點(diǎn)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。