本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體組件；尤其涉及一種具有超晶格堆棧的半導(dǎo)體組件。

背景技術(shù)：

氮化物半導(dǎo)體的特性在于它們的高飽和電子速度及寬能帶間隙，因此氮化物半導(dǎo)體除了應(yīng)用在發(fā)光半導(dǎo)體組件上，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于高崩潰電壓、高功率輸出的化合物半導(dǎo)體組件。例如，在氮化鎵(GaN)高電子遷移率晶體管(HEMT)中，GaN層及氮化鋁鎵(AlGaN)層依序磊晶成長(zhǎng)在基板上，其中GaN層作為電子傳輸層(electron travel layer)，AlGaN層作為一電子供應(yīng)層(electron supply layer)。AlGaN與GaN之間的晶格常數(shù)不同可以在AlGaN層中會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變，因而藉由壓電極性而產(chǎn)生高濃度的二維電子氣體(2DEG)。如此，GaN高電子遷移率晶體管適合應(yīng)用于高輸出功率裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明一實(shí)施的半導(dǎo)體組件，包含一基板；一初始層，設(shè)置于該基板之上，該初始層包含氮化鋁(AlN)；以及一超晶格堆棧，設(shè)置于該初始層之上，該超晶格堆棧包含多個(gè)第一膜層以及多個(gè)第二膜層，該多個(gè)第一膜層與該多個(gè)第二膜層交錯(cuò)地堆棧在該初始層之上，其中該第一膜層及該第二膜層之一為一摻雜層，該第一膜層及該第二膜層的另一個(gè)實(shí)質(zhì)上不含摻質(zhì)，該摻雜層的摻質(zhì)選自由碳、鐵及其組合所組成的群組。

本發(fā)明另一實(shí)施的半導(dǎo)體組件包含一基板；一初始層，設(shè)置于該基板之上，該初始層包含氮化鋁(AlN)；以及一超晶格堆棧，設(shè)置于該初始層之上，該超晶格堆棧包含多個(gè)第一膜層、多個(gè)第二膜層以及至少一摻雜層，該多個(gè)第一膜層與該多個(gè)第二膜層交錯(cuò)地堆棧在該初始層之上，其中該至少一摻雜層設(shè)置于該第一膜層及該第二膜層之一的內(nèi)部，該摻雜層的摻質(zhì)選自由 碳、鐵及其組合所組成的群組。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件藉由在超晶格堆棧的至少一膜層植入摻質(zhì)而形成摻雜層，降低超晶格堆棧的導(dǎo)電度(即增加超晶格堆棧的絕緣度)，進(jìn)而有效地提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓。相較于不具有摻質(zhì)的膜層，具有摻質(zhì)的膜層的結(jié)晶度及粗糙度較差；本發(fā)明的半導(dǎo)體組件在具有摻質(zhì)的膜層的上方，磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的膜層；由于不具有摻質(zhì)的膜層可以維持相對(duì)較佳的結(jié)晶度、粗糙度，藉以修復(fù)磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度。本發(fā)明的超晶格堆棧在摻雜層(具有摻質(zhì)因而結(jié)晶度及粗糙度較差)的上方磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的膜層，藉以修復(fù)及提升磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度之后，再磊晶成長(zhǎng)另一層具有摻質(zhì)的摻雜層。如此，本發(fā)明的技術(shù)交錯(cuò)地磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的膜層及具有摻質(zhì)的摻雜層，提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓(由具有摻質(zhì)的膜層予以實(shí)現(xiàn))，且一并兼顧半導(dǎo)體組件的結(jié)晶度、粗糙度(由不具有摻質(zhì)的膜層予以實(shí)現(xiàn))。

在半導(dǎo)體組件的超晶格堆棧的膜層植入摻質(zhì)增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲(bowing)；然而，過(guò)度翹曲易于導(dǎo)致制造半導(dǎo)體組件的晶圓破裂；在本發(fā)明的實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件藉由在具有摻質(zhì)的摻雜層之間，插入不具有摻質(zhì)的膜層，避免超晶格堆棧全部由具有摻質(zhì)的摻雜層構(gòu)成，因此半導(dǎo)體組件的整體翹曲現(xiàn)象得以減緩。此外，超晶格堆棧的膜層的鎵濃度亦增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲；在本發(fā)明的實(shí)施例中，由于鋁濃度增加(鎵濃度減少)可以減緩半導(dǎo)體組件的整體翹曲，半導(dǎo)體組件藉由在鎵濃度較高的膜層之間，插入鋁濃度較高的膜層，藉以減緩膜層的鎵產(chǎn)生的翹曲現(xiàn)象，因此半導(dǎo)體組件的整體翹曲問(wèn)題得以減緩。

因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體組件的超晶格堆棧交錯(cuò)地磊晶成長(zhǎng)第一膜層及第二膜層，除了提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓，且一并兼顧半導(dǎo)體組件的整體翹曲，避免在完成磊晶制程后的冷卻過(guò)程，制造半導(dǎo)體組件的晶圓因過(guò)度翹曲而破裂。

上文已相當(dāng)廣泛地概述本發(fā)明的技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)，使下文的本發(fā)明詳細(xì)描述得以獲得較佳了解。構(gòu)成本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍標(biāo)的其它技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)將描述于下文。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員應(yīng)了解，可相當(dāng)容易地利用下文揭示的概念與特定實(shí)施例可作為修改或設(shè)計(jì)其它結(jié)構(gòu)或制程而實(shí) 現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員亦應(yīng)了解，這類等效建構(gòu)無(wú)法脫離所附的權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍。

附圖說(shuō)明

圖1顯示本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體組件的剖示圖；

圖2顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧的剖示圖；

圖3顯示本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體組件的摻質(zhì)的濃度變化；

圖4顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧的剖示圖；

圖5顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧的剖示圖；

圖6顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧的剖示圖；

圖7顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧的剖示圖；

圖8顯示本發(fā)明一實(shí)施例的緩沖堆棧的剖示圖；

圖9顯示本發(fā)明一實(shí)施例的緩沖堆棧的剖示圖；

圖10顯示本發(fā)明一實(shí)施例的緩沖堆棧的剖示圖。

附圖標(biāo)記：

10：半導(dǎo)體組件

11：基板

13：初始層

21：基層

23：摻雜層

31：電子輸送層

33：電子供應(yīng)層

50：堆棧單元

51A：第一基層

51B：第二基層

51C：第三基層

53A：第一摻雜層

53B：第二摻雜層

70：堆棧單元

100：超晶格堆棧

100A：超晶格堆棧

100B：超晶格堆棧

100C：超晶格堆棧

100D：超晶格堆棧

100E：超晶格堆棧

121：第一膜層

123：第二膜層

131：第一膜層

133：第二膜層

141：第一膜層

143：第二膜層

145：摻雜層

151：第一膜層

153：第二膜層

155：摻雜層

161：第一膜層

163：第二膜層

165：摻雜層

200：緩沖堆棧

200A：緩沖堆棧

200B：緩沖堆棧

200C：緩沖堆棧

具體實(shí)施方式

為了使普通技術(shù)人員能徹底地了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及結(jié)構(gòu)。顯然地，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并未限定于相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。另一方面，眾所周知的結(jié)構(gòu)或步驟并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。本發(fā)明的較佳實(shí)施例會(huì)詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其他實(shí)施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。

圖1顯示本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體組件10的剖示圖。在本發(fā)明一實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件10包含一基板11、一初始層13，設(shè)置于基板11之上；一超晶格堆棧100，設(shè)置于初始層13之上。在本發(fā)明一實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件10還包含一緩沖堆棧200，設(shè)置于初始層13與超晶格堆棧100之間；一電子輸送層31以及一電子供應(yīng)層33，設(shè)置于超晶格堆棧100之上。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，基板11為一硅基板或具有硅表面的基板，例如Si(111)、Si(100)、Si(110)、紋理硅表面(textured Si surface)、絕緣層上覆硅(Silicon on insulation，SOI)、藍(lán)寶石上覆硅(Silicon on sapphire，SOS)、鍵合于其它材料(AlN、鉆石或其它多晶材料)的硅晶圓。可用于取代Si基板的基板包括SiC基板、藍(lán)寶石基板、GaN基板以及GaAs基板。基板可為半絕緣性基板或?qū)щ娦曰濉?/p>

在本發(fā)明一實(shí)施例中，初始層13設(shè)置于基板11之上，且包含氮化鋁。在本發(fā)明一實(shí)施例中，初始層13為以磊晶技術(shù)成長(zhǎng)在具有(111)平面的上表面的Si基板上，具有大約200納米的厚度。AlN的磊晶生長(zhǎng)為以三甲胺氣體(TMA)與氨氣(NH₃)的混合氣體作為反應(yīng)氣體，在Si基板上形成初始層13。初始層13的碳(Carbon)濃度實(shí)質(zhì)小于1E16/cm³。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，介于電子輸送層31與電子供應(yīng)層33之間的邊界附近產(chǎn)生二維電子氣體，其中半導(dǎo)體組件10以化合物半導(dǎo)體(此處為GaN)與電子供應(yīng)層5的化合物半導(dǎo)體(此處為AlGaN)之間的材料異質(zhì)間因自發(fā)極化與壓電極化而產(chǎn)生二維電子氣體。

圖2顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧100A的剖示圖，超晶格堆棧100A可作為圖1的超晶格堆棧100。在本發(fā)明一實(shí)施例中，超晶格堆棧100A包含多個(gè)第一膜層121以及多個(gè)第二膜層123，第一膜層121與第二膜層123交錯(cuò)地堆棧在緩沖堆棧200之上，其中第一膜層121為一摻雜層，摻雜層的摻質(zhì)為選自由碳、鐵及其組合所組成的群組，第二膜層123實(shí)質(zhì)上不含摻質(zhì)(碳或鐵)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，第一膜層121包含氮化鋁鎵(Al_xGa_1-xN)，第二膜層123包含氮化鋁鎵(Al_yGa_1-yN)，其中第一膜層121的鋁濃度不同于第二膜層123的鋁濃度，即X不等于Y；此外，X及Y二者均介于0與1之間(但不包含0和1)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，第一膜層121包含氮化鋁(AlN)，第二膜層123包含氮化鋁鎵(Al_yGa_1-yN)，即X等于1，Y介于0與0.35之間(但不包含0和0.35)。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，第一膜層121包含氮化鋁(AlN)，第二膜層123包含氮化鎵(GaN)，即X等于1，Y等于0。

圖3顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧的摻質(zhì)的濃度變化。在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻質(zhì)的濃度在超晶格堆棧100A中呈非連續(xù)性變化，例如呈δ變化，如圖3所示。在本發(fā)明一實(shí)施例中，超晶格堆棧100A的二層摻雜層的摻質(zhì)的濃度可以維持實(shí)質(zhì)相同(例如圖3)、逐漸增加、或逐漸減少。在本發(fā)明一實(shí)施例中，第一膜層121(摻雜層)的摻質(zhì)的濃度高于其它區(qū)域(例如，第二膜層123)的摻質(zhì)的濃度；從第二膜層123到第一膜層121，摻質(zhì)的濃度增加；從第一膜層121到第二膜層123，摻質(zhì)的濃度減少。在本發(fā)明一實(shí)施例中，第一膜層121的摻質(zhì)的濃度介于1E17/cm³至1E20/cm³，第一膜層121(摻雜層)以外區(qū)域(例如第二膜層123)的摻質(zhì)的濃度小于1E17/cm³。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件藉由將超晶格堆棧100A的至少一膜層植入摻質(zhì)而形成摻雜層，降低超晶格堆棧100A的導(dǎo)電度(即增加超晶格堆棧100A的絕緣度)，進(jìn)而有效地提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓。相較于不具有摻質(zhì)的第二膜層123，具有摻質(zhì)的摻雜層(第一膜層121)的結(jié)晶度及粗糙度較差。本發(fā)明的半導(dǎo)體組件在具有摻質(zhì)的摻雜層(第一膜層121)的上方，磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的第二膜層123；由于第二膜層123不具有摻質(zhì)，因此可以維持相對(duì)較佳的結(jié)晶度、粗糙度，藉以修復(fù)磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度。本發(fā)明的技術(shù)在摻雜層(第一膜層121具有摻質(zhì)因而結(jié)晶度及粗糙度較差)的上方磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的第二膜層123，藉以修復(fù)及提升磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度之后，再磊晶成長(zhǎng)另一層具有摻質(zhì)的摻雜層(第一膜層121)。如此，本發(fā)明的技術(shù)交錯(cuò)地磊晶成長(zhǎng)第二膜層123(不具有摻質(zhì))及第一膜層121(具有摻質(zhì))，提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓(由具有摻質(zhì)的第一膜層121予以實(shí)現(xiàn))，且一并兼顧半導(dǎo)體組件的結(jié)晶度、粗糙度(由不具有摻質(zhì)的第二膜層123予以實(shí)現(xiàn))。

在半導(dǎo)體組件的超晶格堆棧100A的膜層植入摻質(zhì)增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲(bowing)；然而，過(guò)度翹曲易于導(dǎo)致制造半導(dǎo)體組件的晶圓破裂。在本發(fā)明的實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件藉由在具有摻質(zhì)的摻雜層(第一膜層121)之間，插入不具有摻質(zhì)的第二膜層123，避免超晶格堆棧100A全部由具有摻質(zhì)的摻雜層(第一膜層121)構(gòu)成，因此半導(dǎo)體組件的整體翹曲問(wèn)題得以減緩。 此外，超晶格堆棧100A的膜層的鎵濃度亦增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲。在本發(fā)明的實(shí)施例中，由于鋁濃度增加(鎵濃度減少)可以減緩半導(dǎo)體組件的整體翹曲，半導(dǎo)體組件可藉由在鎵濃度較高的膜層之間，插入有鋁濃度較高的膜層，藉以減緩膜層的鎵產(chǎn)生的翹曲現(xiàn)象，因此半導(dǎo)體組件的整體翹曲問(wèn)題得以減緩。

因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體組件的超晶格堆棧100A交錯(cuò)地磊晶成長(zhǎng)第一膜層121及第二膜層123，除了提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓，且一并兼顧半導(dǎo)體組件的整體翹曲，避免在完成磊晶制程后的冷卻過(guò)程，制造半導(dǎo)體組件的晶圓因過(guò)度翹曲而破裂。

圖4顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧100B的剖示圖，超晶格堆棧100B可作為圖1的超晶格堆棧100。在圖4所示的實(shí)施例中，與圖2的超晶格堆棧100A相同的技術(shù)說(shuō)明將不予贅述。在本發(fā)明一實(shí)施例中，超晶格堆棧100B包含多個(gè)第一膜層131以及多個(gè)第二膜層133，第一膜層131與第二膜層133交錯(cuò)地堆棧在緩沖堆棧200之上，其中第二膜層133為一摻雜層，摻雜層的摻質(zhì)為選自由碳、鐵及其組合所組成的群組，第一膜層131實(shí)質(zhì)上不含摻質(zhì)(碳或鐵)。相較于圖2的超晶格堆棧100A在第一膜層121植入摻質(zhì)，圖4的超晶格堆棧100B在第二膜層133植入摻質(zhì)。

圖5顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧100C的剖示圖，超晶格堆棧100C可作為圖1的超晶格堆棧100。在圖5所示的實(shí)施例中，與圖2的超晶格堆棧100A相同的技術(shù)說(shuō)明將不予贅述。在本發(fā)明一實(shí)施例中，超晶格堆棧100C包含多個(gè)第一膜層141、多個(gè)第二膜層143以及至少一摻雜層145，第一膜層141與第二膜層143交錯(cuò)地堆棧在緩沖堆棧200之上，其中摻雜層145設(shè)置于第二膜層143的內(nèi)部，摻雜層145的摻質(zhì)選自由碳、鐵及其組合所組成的群組，第一膜層141實(shí)質(zhì)上不含摻質(zhì)(碳或鐵)。相較于圖2的超晶格堆棧100A在第二膜層123的全部區(qū)域植入摻質(zhì)，圖5的超晶格堆棧100C在第二膜層143的局部區(qū)域植入摻質(zhì)而形成摻雜層145。

圖6顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧100D的剖示圖，超晶格堆棧100D可作為圖1的超晶格堆棧100。在圖6所示的實(shí)施例中，與圖2的超晶格堆棧100A相同的技術(shù)說(shuō)明將不予贅述。在本發(fā)明一實(shí)施例中，超晶格堆棧100D包含多個(gè)第一膜層151、多個(gè)第二膜層153以及至少一摻雜層155，第一膜層151 與第二膜層153交錯(cuò)地堆棧在緩沖堆棧200之上，其中摻雜層155設(shè)置于第一膜層151的內(nèi)部，摻雜層155的摻質(zhì)選自由碳、鐵及其組合所組成的群組，第二膜層153實(shí)質(zhì)上不含摻質(zhì)(碳或鐵)。相較于圖2的超晶格堆棧100A在第一膜層121的全部區(qū)域植入摻質(zhì)，圖6的超晶格堆棧100D在第一膜層151的局部區(qū)域植入摻質(zhì)而形成摻雜層155。

圖7顯示本發(fā)明一實(shí)施例的超晶格堆棧100E的剖示圖，超晶格堆棧100E可作為圖1的超晶格堆棧100。在圖7所示的實(shí)施例中，與圖2的超晶格堆棧100A相同的技術(shù)說(shuō)明將不予贅述。在本發(fā)明一實(shí)施例中，超晶格堆棧100E包含多個(gè)第一膜層161、多個(gè)第二膜層163以及至少一摻雜層165，第一膜層161與第二膜層163交錯(cuò)地堆棧在緩沖堆棧200之上，其中摻雜層165設(shè)置于第一膜層161及第二膜層163的內(nèi)部，摻雜層的摻質(zhì)為選自由碳、鐵及其組合所組成的群組。相較于圖5的超晶格堆棧100C(在第二膜層之中形成一摻雜層)或圖6的超晶格堆棧100D(在第一膜層之中形成一摻雜層)，圖7的超晶格堆棧100E在第一膜層161與第二膜層163二者之內(nèi)中各形成至少一摻雜層165。

圖8顯示本發(fā)明一實(shí)施例的緩沖堆棧200A的剖示圖，緩沖堆棧200A可作為圖1的緩沖堆棧200。在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧200A包含至少一摻雜層23，設(shè)置于相鄰二層基層21之間。在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧200A包含多個(gè)基層21及多個(gè)摻雜層23，交錯(cuò)地堆棧在初始層13之上。在本發(fā)明一實(shí)施例中，基層21包含氮化鋁鎵(AlGaN)，摻雜層23包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵(BAlGaN)。摻雜層23的摻質(zhì)為碳或鐵，基層21實(shí)質(zhì)上不含摻質(zhì)(碳或鐵)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻雜層23可為C-AlGaN、C-BAlGaN、Fe-AlGaN或Fe-BAlGaN。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻雜層23的厚度介于10埃至1微米之間，摻雜層23與基層21的厚度比例介于0.001至1.0之間。在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻雜層23的摻質(zhì)的濃度介于1E17/cm³至1E20/cm³，基層21的摻質(zhì)的濃度小于1E17/cm³。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧200A包含4層基層21，其中基層21的鋁濃度由下而上分別為x1、x2、x3、x4，鎵濃度由下而上分別為1-x1、1-x2、1-x3、1-x4，其中濃度的關(guān)系可為x1>x2>x3>x4。換言之，緩沖堆棧200A的基層21的鋁濃度由下而上漸減且鎵濃度由下而上漸增。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻雜層23的的鋁濃度由下而上分別為y1、y2、y3； 其中鋁濃度的關(guān)系可為y1＝y(tǒng)2＝y(tǒng)3、y1≠y2≠y3、y1>y2>y3或y1<y2<y3。在本發(fā)明一實(shí)施例中，x4<y3<x3<y2<x2<y1<x1。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧200A包含4層基層21及3層摻雜層23。4層基層21的厚度由下而上分別為da1、da2、da3、da4；其中厚度的關(guān)系可為da1＝da2＝da3＝da4、da1≠da2≠da3≠da4、da1>da2>da3>da4或da1<da2<da3<da4。3層摻雜層23的厚度由下而上分別為dc1、dc2、dc3，其中厚度的關(guān)系可為dc1＝dc2＝dc3、dc1≠dc2≠dc3、dc1>dc2>dc3或dc1<dc2<dc3。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧200A的底部以不具有摻質(zhì)的基層21接觸初始層13；緩沖堆棧200A的頂部以不具有摻質(zhì)的基層21接觸電子輸送層31。換言之，半導(dǎo)體組件的緩沖堆棧200A并未以具有摻質(zhì)的摻雜層23接觸初始層13及電子輸送層31。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻質(zhì)的濃度在緩沖堆棧200A中呈非連續(xù)性變化，例如呈δ變化，如圖3所示。在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧200A的三層摻雜層23的摻質(zhì)的濃度可以維持實(shí)質(zhì)相同(例如圖3)、逐漸增加、或逐漸減少。在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻雜層23的摻質(zhì)的濃度高于摻雜層23以外區(qū)域的摻質(zhì)的濃度；從基層21到摻雜層23，摻質(zhì)的濃度增加；從摻雜層23到基層21，摻質(zhì)的濃度減少。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件藉由在緩沖堆棧200A之中插入具有摻質(zhì)的摻雜層23，降低緩沖堆棧200A的導(dǎo)電度(即增加緩沖堆棧200A的絕緣度)，進(jìn)而有效地提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓。相較于不具有摻質(zhì)的基層21，具有摻質(zhì)的摻雜層23的結(jié)晶度及粗糙度較差。為了解決具有摻質(zhì)的摻雜層23的結(jié)晶度及粗糙度問(wèn)題，本發(fā)明的半導(dǎo)體組件在具有摻質(zhì)的摻雜層23的上方，磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的基層21，藉以修復(fù)磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度(基層21不具有摻質(zhì)，因此可以維持相對(duì)較佳的結(jié)晶度、粗糙度)。本發(fā)明的技術(shù)在摻雜層23(具有摻質(zhì)因而結(jié)晶度及粗糙度較差)的上方磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的基層21，藉以修復(fù)及提升磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度之后，再磊晶成長(zhǎng)另一層具有摻質(zhì)的摻雜層23。如此，本發(fā)明的技術(shù)交錯(cuò)地磊晶成長(zhǎng)基層21(不具有摻質(zhì))及摻雜層23(具有摻質(zhì))，提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓(由具有摻質(zhì)的摻雜層23予以實(shí)現(xiàn))，且一并兼顧半導(dǎo)體組件的結(jié)晶度、粗糙度(由不具有摻質(zhì)的基層21予以實(shí)現(xiàn))。

在半導(dǎo)體組件的緩沖堆棧200A的膜層植入摻質(zhì)增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲(bowing)；然而，過(guò)度翹曲導(dǎo)致制造半導(dǎo)體組件的晶圓破裂。在本發(fā)明的實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件藉由在具有摻質(zhì)的摻雜層23之間，插入不具有摻質(zhì)的基層21，避免緩沖堆棧200A全部由具有摻質(zhì)的摻雜層23構(gòu)成，因此半導(dǎo)體組件的整體翹曲問(wèn)題得以減緩。

因此，本發(fā)明的技術(shù)交錯(cuò)地磊晶成長(zhǎng)基層21(不具有摻質(zhì))及摻雜層23(具有摻質(zhì))，除了提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓，且一并兼顧半導(dǎo)體組件的整體翹曲，避免在完成磊晶制程后的冷卻過(guò)程，半導(dǎo)體組件因過(guò)度翹曲而破裂。

圖9顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的緩沖堆棧200B的剖示圖，緩沖堆棧200B可作為圖1的緩沖堆棧200。在圖9所示的實(shí)施例中，與圖8的緩沖堆棧200A相同的技術(shù)內(nèi)容將不予贅述。在本發(fā)明的實(shí)施例中，緩沖堆棧200B可包含至少一堆棧單元50。在本發(fā)明一實(shí)施例中，堆棧單元50包含一第一基層51A、一第一摻雜層53A、一第二基層51B，第一摻雜層53A夾置于第一基層51A及第二基層51B之間，即第一摻雜層53A設(shè)置于堆棧單元50的內(nèi)部。

相較于圖8的緩沖堆棧200A采用基層21及摻雜層23的交錯(cuò)膜層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)緩沖堆棧，圖9的緩沖堆棧200B采用三明治膜層結(jié)構(gòu)的堆棧單元50實(shí)現(xiàn)緩沖堆棧。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各堆棧單元50包含一第一基層51A、一第一摻雜層53A及一第二基層51B，第一基層51A及第二基層51B包含氮化鋁鎵，第一摻雜層53A包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵，第一摻雜層53A夾置于第一基層51A及第二基層51B之間，第一基層51A及第二基層51B的鋁濃度實(shí)質(zhì)相同，第一摻雜層53A的摻質(zhì)為碳或鐵，第一基層51A及第二基層51B實(shí)質(zhì)上不含摻質(zhì)(碳或鐵)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，第一摻雜層53A可為C-AlGaN、C-BAlGaN、Fe-AlGaN或Fe-BAlGaN。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，堆棧單元50的第一摻雜層53A的厚度介于10埃至1微米之間，第一摻雜層53A與第一基層51A(第二基層51B)的厚度比例介于0.001至1.0之間。在本發(fā)明一實(shí)施例中，第一摻雜層53A的摻質(zhì)的濃度介于1E17/cm³至1E20/cm³，第一基層51A(第二基層51B)的摻質(zhì)的濃度小于1E17/cm³。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧200B包含4個(gè)堆棧單元50，第一基層51A 與第二基層51B的組成實(shí)質(zhì)相同，鋁濃度由下而上分別為x1、x2、x3、x4，鎵濃度由下而上分別為1-x1、1-x2、1-x3、1-x4；其中濃度的關(guān)系可為x1>x2>x3>x4。換言之，堆棧單元50的4層第一基層51A(第二基層51B)的鋁濃度由下而上漸減且鎵濃度由下而上漸增。在本發(fā)明一實(shí)施例中，4層第一摻雜層53A的鋁濃度由下而上分別為y1、y2、y3、y4；其中鋁濃度的關(guān)系可為y1＝y(tǒng)2＝y(tǒng)3＝y(tǒng)4、y1≠y2≠y3≠y4、y1>y2>y3>y4或y1<y2<y3<y4。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧200B包含4個(gè)堆棧單元50，第一基層51A與第二基層51B的厚度實(shí)質(zhì)相同，厚度由下而上分別為da1、da2、da3、da4；其中厚度的關(guān)系可為da1＝da2＝da3＝da4、da1≠da2≠da3≠da4、da1>da2>da3>da4或da1<da2<da3<da4；4層第一摻雜層53A的厚度由下而上分別為dc1、dc2、dc3、dc4，其中厚度的關(guān)系可為dc1＝dc2＝dc3＝dc4、dc1≠dc2≠dc3≠dc4、dc1>dc2>dc3>dc4或dc1<dc2<dc3<dc4。

圖10顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的緩沖堆棧200C的剖示圖，緩沖堆棧200C可作為圖1的緩沖堆棧200。在圖10所示的實(shí)施例中，與圖8的緩沖堆?；驁D9的緩沖堆棧相同的技術(shù)內(nèi)容將不予贅述。相較于圖8的半導(dǎo)體組件采用多個(gè)三明治膜層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)緩沖堆棧，圖10的緩沖堆棧200C采用多個(gè)5層膜層結(jié)構(gòu)的堆棧單元70實(shí)現(xiàn)緩沖堆棧。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件的堆棧單元70除了第一基層51A、第一摻雜層53A、第二基層51B之外，還包含一第二摻雜層53B、一第三基層51C，該第二摻雜層53B夾置于該第二基層51B及該第三基層51C之間。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，該第三基層51C包含氮化鋁鎵；第二摻雜層53B包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵。在本發(fā)明一實(shí)施例中，第二摻雜層53B的摻質(zhì)為碳或鐵，可為C-AlGaN、C-BAlGaN、Fe-AlGaN或Fe-BAlGaN。在各堆棧單元70之中，該第一基層51A、該第二基層51B及該第三基層51C的鋁濃度實(shí)質(zhì)相同，實(shí)質(zhì)上不含摻質(zhì)(碳或鐵)。

簡(jiǎn)言之，圖10的緩沖堆棧在氮化鋁鎵(AlGaN)構(gòu)成的基層之中，插入二層摻雜層而實(shí)現(xiàn)緩沖堆棧，其中二層摻雜層的摻質(zhì)濃度可以相同或不同。相對(duì)地，圖9的緩沖堆棧200B可視為在氮化鋁鎵構(gòu)成的基層之中，插入一層摻雜層而實(shí)現(xiàn)緩沖堆棧。此外，圖9的緩沖堆棧可選擇性地在氮化鋁鎵構(gòu)成的基層之中，插入三層或更多層的摻雜層而實(shí)現(xiàn)緩沖堆棧。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件藉由將超晶格堆棧的至少一膜層(或一局部區(qū)域)植入摻質(zhì)而形成摻雜層，降低超晶格堆棧的導(dǎo)電度(亦即增加超晶格堆棧的絕緣度)，進(jìn)而有效地提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓。相較于不具有摻質(zhì)的膜層，具有摻質(zhì)的膜層的結(jié)晶度及粗糙度較差。本發(fā)明的半導(dǎo)體組件在具有摻質(zhì)的膜層的上方，磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的膜層；由于不具有摻質(zhì)的膜層可以維持相對(duì)較佳的結(jié)晶度、粗糙度，藉以修復(fù)磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度。本發(fā)明的技術(shù)在摻雜層(具有摻質(zhì)因而結(jié)晶度及粗糙度較差)的上方磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的膜層，藉以修復(fù)及提升磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度之后，再磊晶成長(zhǎng)另一層具有摻質(zhì)的摻雜層。如此，本發(fā)明的技術(shù)交錯(cuò)地磊晶成長(zhǎng)不具有摻質(zhì)的膜層及具有摻質(zhì)的摻雜層，提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓(由具有摻質(zhì)的膜層予以實(shí)現(xiàn))，且一并兼顧半導(dǎo)體組件的結(jié)晶度、粗糙度(由不具有摻質(zhì)的膜層予以實(shí)現(xiàn))。

在半導(dǎo)體組件的超晶格堆棧的膜層植入摻質(zhì)增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲(bowing)；然而，過(guò)度翹曲導(dǎo)致制造半導(dǎo)體組件的晶圓破裂。在本發(fā)明的實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件藉由在具有摻質(zhì)的摻雜層之間，插入不具有摻質(zhì)的膜層，避免超晶格堆棧全部由具有摻質(zhì)的摻雜層構(gòu)成，因此半導(dǎo)體組件的整體翹曲問(wèn)題得以減緩。此外，超晶格堆棧的膜層的鎵亦增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲。在本發(fā)明的實(shí)施例中，由于增加鋁濃度可以減緩半導(dǎo)體組件的整體翹曲，半導(dǎo)體組件藉由在鎵濃度較高的膜層之間，插入鋁濃度較高的膜層，藉以減緩膜層的鎵產(chǎn)生的翹曲現(xiàn)象，因此半導(dǎo)體組件的整體翹曲問(wèn)題得以減緩。

因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體組件的超晶格堆棧交錯(cuò)地磊晶成長(zhǎng)第一膜層及第二膜層，除了提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓，且一并兼顧半導(dǎo)體組件的整體翹曲，避免在完成磊晶制程后的冷卻過(guò)程，制造半導(dǎo)體組件的晶圓因過(guò)度翹曲而破裂。

本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員應(yīng)了解，在不背離所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)，本發(fā)明的啟示及揭示可作種種的替換及修飾。例如，上文揭示的許多制程可以不同的方法實(shí)施或以其它制程予以取代，或者采用上述二種方式的組合。

此外，本案的權(quán)利范圍并不局限于上文揭示的特定實(shí)施例的制程、機(jī)臺(tái)、制造、物質(zhì)的成份、裝置、方法或步驟。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人 員應(yīng)了解，基于本發(fā)明啟示及揭示制程、機(jī)臺(tái)、制造、物質(zhì)的成份、裝置、方法或步驟，無(wú)論現(xiàn)在已存在或日后開發(fā)者，其與本案實(shí)施例揭示者為以實(shí)質(zhì)相同的方式執(zhí)行實(shí)質(zhì)相同的功能，而達(dá)到實(shí)質(zhì)相同的結(jié)果，亦可使用于本發(fā)明。因此，所附的權(quán)利要求涵蓋此類制程、機(jī)臺(tái)、制造、物質(zhì)的成份、裝置、方法或步驟。