半導(dǎo)體組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體組件，包含一基板、一初始層及一緩沖堆棧結(jié)構(gòu)。初始層設(shè)置于基板之上且包含氮化鋁。緩沖堆棧結(jié)構(gòu)設(shè)置于初始層之上，緩沖堆棧結(jié)構(gòu)包含多個(gè)基層及至少一摻雜層設(shè)置于相鄰二層基層之間，基層包含氮化鋁鎵，摻雜層包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵。在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，基層的鋁濃度漸減且鎵濃度漸增，基層實(shí)質(zhì)上不含碳，摻雜層的摻質(zhì)為碳或鐵。本發(fā)明不僅提升半導(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程，半導(dǎo)體組件因過度翹曲而破裂。
【專利說明】
半導(dǎo)體組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體組件;尤其涉及一種具有基層(氮化鋁鎵)及摻雜層(氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵)的緩沖堆棧結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體組件。
【背景技術(shù)】
[0002]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)高電子迀移率晶體管(HEMT)中，GaN層及氮化鋁鎵(AlGaN)層依序嘉晶成長在基板上，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) C3AlGaN與GaN之間的晶格常數(shù)不同可以在AlGaN層中會產(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高電子迀移率晶體管適合應(yīng)用于高輸出功率裝置。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)在AlGaN構(gòu)成的整個(gè)緩沖層中連續(xù)地?fù)诫s摻質(zhì)；然而，在整個(gè)AlGaN層中連續(xù)地?fù)诫s摻質(zhì)導(dǎo)致結(jié)晶度及粗糙度變差，并增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明一實(shí)施的半導(dǎo)體組件包含一基板、一初始層及一緩沖堆棧結(jié)構(gòu)。該初始層設(shè)置于該基板之上且包含氮化鋁(A1N)。該緩沖堆棧結(jié)構(gòu)設(shè)置于該初始層之上，該緩沖堆棧結(jié)構(gòu)包含多個(gè)基層及至少一摻雜層，該至少一摻雜層設(shè)置于相鄰二層基層之間，該基層包含氮化鋁鎵，該至少一摻雜層包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵(BAlGaN);其中在該緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，該基層的鋁濃度漸減且鎵濃度漸增，該基層實(shí)質(zhì)上不含碳，該至少一摻雜層的摻質(zhì)為碳或鐵。
[0005]本發(fā)明另一實(shí)施的半導(dǎo)體組件包含一基板、一初始層及多個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)。該初始層設(shè)置于該基板之上且包含氮化鋁。該多個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)設(shè)置于該初始層之上。至少一緩沖堆棧結(jié)構(gòu)包含一第一基層、一第一摻雜層、一第二基層，該第一基層及該第二基層的鋁濃度實(shí)質(zhì)相同，該第一摻雜層夾置于該第一基層及該第二基層之間。該第一基層及該第二基層包含氮化鋁鎵，該第一摻雜層包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵，該第一摻雜層的摻質(zhì)為碳或鐵，該第一基層及該第二基層實(shí)質(zhì)上不含碳。
[0006]本發(fā)明的半導(dǎo)體組件藉由在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中插入具有摻質(zhì)(碳或鐵)的摻雜層，降低緩沖堆棧結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電度(即增加緩沖堆棧結(jié)構(gòu)的絕緣度)，進(jìn)而有效地提升半導(dǎo)體組件的崩潰電壓(Breakdown voltage)?，F(xiàn)有技術(shù)在AlGaN構(gòu)成的整個(gè)緩沖層中連續(xù)地?fù)诫s摻質(zhì)；然而，在整個(gè)AlGaN層中連續(xù)地?fù)诫s摻質(zhì)導(dǎo)致結(jié)晶度及粗糙度變差，并增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲。相對地，本發(fā)明的半導(dǎo)體組件在具有摻質(zhì)的摻雜層的上方，磊晶成長不具有摻質(zhì)的基層，藉以修復(fù)磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度(基層不具有摻質(zhì)，因此結(jié)晶度、粗糙度提升)。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)的上方磊晶成長不具有摻質(zhì)的基層，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)地磊晶成長基層(不具有摻質(zhì))及摻雜層(具有摻質(zhì))，即在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)中非連續(xù)性地?fù)诫s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)的基層予以實(shí)現(xiàn))。
[0007]此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體組件在具有摻質(zhì)的摻雜層之間，插入不具有摻質(zhì)的基層，避免緩沖堆棧結(jié)構(gòu)全部由具有摻質(zhì)的摻雜層構(gòu)成，即在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)中非連續(xù)性地?fù)诫s摻質(zhì)，因此半導(dǎo)體組件的整體翹曲(bowing)問題得以減緩。因此，本發(fā)明的技術(shù)交錯(cuò)地磊晶成長基層(不具有摻質(zhì))及摻雜層(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程，半導(dǎo)體組件因過度翹曲而破
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[0008]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)明的權(quán)利要求所述的其它技術(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)無法脫離所附的權(quán)利要求界定的本發(fā)明的精神和范圍。
【附圖說明】
[0009]圖1顯示本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體組件的剖示圖；
[0010]圖2至圖4顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體組件的摻質(zhì)的濃度變化；
[0011]圖5顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體組件的剖示圖；
[0012]圖6顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體組件的剖示圖。
[0013]附圖標(biāo)記:
[0014]10 半導(dǎo)體組件
[0015]11 基板
[0016]13 初始層
[0017]20 緩沖堆棧結(jié)構(gòu)
[0018]21 基層
[0019]23 摻雜層
[0020]31 電子輸送層
[0021]33 電子供應(yīng)層
[0022]40 半導(dǎo)體組件
[0023]50 緩沖堆棧結(jié)構(gòu)
[0024]51A 第一基層
[0025]51B 第二基層
[0026]51C第三基層
[0027]53A第一摻雜層
[0028]53B第二摻雜層
[0029]60 半導(dǎo)體組件
[0030]70 緩沖堆棧結(jié)構(gòu)
【具體實(shí)施方式】
[0031]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)利要求界定為準(zhǔn)。
[0032]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;基板11系一硅基板或具有硅表面的基板，例如31(111)、31(100)、51(110)、紋理娃表面(textured Si surface)、絕緣層上覆娃(Silicon on insulat1n，SOI)、藍(lán)寶石上覆娃(Silicon on sapphire，SOS)、鍵合于其它材料(AIN、鉆石或其它多晶材料)的硅晶圓?？捎糜谌〈鶶i基板的基板包括SiC基板、藍(lán)寶石基板、GaN基板以及GaAs基板?；蹇蔀榘虢^緣性基板或?qū)щ娦曰濉?br>[0033]半導(dǎo)體組件10包含一初始層13，設(shè)置于基板11的上，且包含氮化鋁。在本發(fā)明一實(shí)施例中，初始層13以磊晶技術(shù)成長在具有(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lE16/cm3 ο
[0034]半導(dǎo)體組件10包含一緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20，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，緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20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，摻雜層23包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵?；鶎?1實(shí)質(zhì)上不含碳，慘雜層23的慘質(zhì)為碳或鐵。在本發(fā)明一實(shí)施例中，慘雜層23可為C-AIGaN、C-BAlGaN、Fe-AlGaN或Fe-BAlGaN。
[0035]在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻雜層23的厚度介于10埃至I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1E18/cm3至lE20/cm3，基層21的摻質(zhì)的濃度小于]^18/0113。
[0036]在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20包含4層基層21，其中基層21的鋁濃度由下而上分別為11^2、13^4，鎵濃度由下而上分別為1~?1、1~?2、1~?3、1~?4，其中濃度的關(guān)系可為xl>x2>x3>x4。換言之，緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20的基層21的鋁濃度由下而上漸減且鎵濃度由下而上漸增。
[0037]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yl、y2、y3;其中鋁濃度的關(guān)系可為71 = 72 = 73、717^27^3、71>72>73或71〈72〈73。在本發(fā)明一實(shí)施例中，x4〈y3<x3<y2<x2<yl<xlο
[0038]在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20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如1、(132、(133、(134;其中厚度的關(guān)系可為(131 = (132 = (133 = (134、(1&1關(guān) da2 幸 da3 幸(1&4、(131>(132>(133>(134或(131〈(132〈(133〈(134。3層滲雜層23的厚度由下而上分別為dcl、dc2、dc3，其中厚度的關(guān)系可為dcl = dc2 = dc3、dcl 幸 dc2 幸dc3、dcl>dc2>dc3或dcl〈dc2〈dc30
[0039]半導(dǎo)體組件10包含電子輸送層31以及電子供應(yīng)層33，設(shè)置于緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20之上。在半導(dǎo)體組件10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系以化合物半導(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。
[0040]在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20的底部系以不具有摻質(zhì)的基層21接觸初始層13;緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20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10的緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20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。
[0041]圖2至圖4顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體組件10的摻質(zhì)的濃度變化。在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻質(zhì)的濃度在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20中呈非連續(xù)性變化，例如呈δ變化，如圖2至圖4所示。在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20的三層摻雜層23的摻質(zhì)的濃度可以逐漸增加(例如圖2)、逐漸減少(例如圖3)、或維持實(shí)質(zhì)相同(例如圖4)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻雜層23的摻質(zhì)的濃度高于基層21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。
[0042]本發(fā)明的半導(dǎo)體組件10藉由在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20之中插入具有摻質(zhì)的摻雜層23，降低緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20的導(dǎo)電度(即增加緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20的絕緣度)，進(jìn)而有效地提升半導(dǎo)體組件10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;此外，具有摻質(zhì)的摻雜層23亦增加半導(dǎo)體組件10的整體翹曲。因此，半導(dǎo)體組件的緩沖堆棧結(jié)構(gòu)不宜全部采用具有摻質(zhì)的摻雜層。
[0043]現(xiàn)有技術(shù)在AlGaN構(gòu)成的整個(gè)緩沖層中連續(xù)地?fù)诫s摻質(zhì)；然而，在整個(gè)AlGaN層中連續(xù)地?fù)诫s摻質(zhì)導(dǎo)致結(jié)晶度及粗糙度變差，并增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲。相對地，本發(fā)明的半導(dǎo)體組件10在具有摻質(zhì)的摻雜層23的上方，磊晶成長不具有摻質(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)地磊晶成長基層21(不具有摻質(zhì))及摻雜層23(具有摻質(zhì))，即在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20中非連續(xù)性地?fù)诫s摻質(zhì)，提升半導(dǎo)體組件10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10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))。
[0044]此外，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，避免緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20全部由具有摻質(zhì)的摻雜層23構(gòu)成，即在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20中非連續(xù)性地?fù)诫s摻質(zhì)，因此半導(dǎo)體組件10的整體翹曲問題得以減緩。因此，本發(fā)明的技術(shù)交錯(cuò)地磊晶成長基層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10的崩潰電壓，且一并兼顧半導(dǎo)體組件10的整體翹曲，避免在完成磊晶制程后的冷卻過程，半導(dǎo)體組件10因過度翹曲而破裂。
[0045]圖5顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體組件40的剖示圖。在圖5所示的實(shí)施例中，與圖1的半導(dǎo)體組件10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，半導(dǎo)體組件40可包含多個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50。在本發(fā)明一實(shí)施例中，至少一緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50包含一第一基層51Α、一第一摻雜層53Α、一第二基層51Β，第一摻雜層53Α夾置于第一基層51Α及第二基層之間51Β，即第一摻雜層53Α設(shè)置于緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50的內(nèi)部。
[0046]相較于圖1的半導(dǎo)體組件10采用基層21及摻雜層23的交錯(cuò)膜層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)20，圖5的半導(dǎo)體組件40采用三明治膜層結(jié)構(gòu)的緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各緩沖堆棧結(jié)構(gòu)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5IA及第二基層5IB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，第一基層51A及第二基層51B實(shí)質(zhì)上不含碳，第一摻雜層53A的摻質(zhì)為碳或鐵。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。
[0047]在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆桟結(jié)構(gòu)50的第一摻雜層53A的厚度介于10埃至I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lE18/cm3至lE20/cm3，第一基層51A(第二基層51B)的摻質(zhì)的濃度小于lE18/cm3。
[0048]在本發(fā)明一實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件40包含4個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)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xl、x2、x3、x4，鎵濃度由下而上分別為1-χ1、1-χ2、1-χ3、1-χ4;其中濃度的關(guān)系可為xl>x2>x3>x4。換言之，緩沖堆棧結(jié)構(gòu)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yl、y2、y3、y4;其中鋁濃度的關(guān)系可為yl=y2 = y3 = y4、yl^y2^y3^y4、yl>y2>y3>y^yl〈y2〈y3〈y40
[0049]在本發(fā)明一實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件40包含4個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50，第一基層51A與第二基層5IB的厚度實(shí)質(zhì)相同，厚度由下而上分別為(^1、(^2、(^3、(^4;其中厚度的關(guān)系可為dal = da2 = da3 = da4、dal #da2#da3#da4、dal>da2>da3>da4Sdal〈da2〈da3〈da4 ； 4層第一摻雜層53A的厚度由下而上分別為del、dc2、dc3、dc4，其中厚度的關(guān)系可為del =dc2 =dc3 = dc4、dcl 在 dc2 在 dc3 在 dc4、dcl>dc2>dc3>dc4Sdcl〈dc2〈dc3〈dc4。
[0050]在本發(fā)明一實(shí)施例中，緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50的底部以不具有摻質(zhì)的第一基層51A接觸初始層13;緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50的頂部以不具有摻質(zhì)的第二基層51B接觸電子輸送層31。換言之，半導(dǎo)體組件40的緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50并未以具有摻質(zhì)的第一摻雜層53A接觸初始層13及電子輸送層31。
[0051 ]在本發(fā)明一實(shí)施例中，摻質(zhì)的濃度在多個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50中呈非連續(xù)性變化，例如呈δ變化，如圖2至圖4所示。在本發(fā)明一實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件40的四層第一摻雜層53A的摻質(zhì)的濃度可以逐漸增加(例如圖2)、逐漸減少(例如圖3)、或維持實(shí)質(zhì)相同(例如圖4)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，第一摻雜層53Α的摻質(zhì)的濃度高于第一基層51Α(第二基層51Β)的摻質(zhì)的濃度;從第一基層51Α到第一摻雜層53Α，摻質(zhì)的濃度增加;從第一摻雜層53Α到第二基層5IB，摻質(zhì)的濃度減少。
[0052]本發(fā)明的半導(dǎo)體組件40藉由在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50之中插入具有摻質(zhì)的第一摻雜層53Α，降低緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50的導(dǎo)電度(即增加緩沖堆棧結(jié)構(gòu)25的絕緣度)，進(jìn)而有效地提升半導(dǎo)體組件40的崩潰電壓。相較于不具有摻質(zhì)的第一基層51Α(第二基層51Β)，具有摻質(zhì)的第一摻雜層53Α的結(jié)晶度及粗糙度較差;此外，具有摻質(zhì)的第一摻雜層53Α亦增加半導(dǎo)體組件40的整體翹曲。
[0053]現(xiàn)有技術(shù)在AlGaN構(gòu)成的整個(gè)緩沖層中連續(xù)地?fù)诫s摻質(zhì)；然而，在整個(gè)AlGaN層中連續(xù)地?fù)诫s摻質(zhì)導(dǎo)致結(jié)晶度及粗糙度變差，并增加半導(dǎo)體組件的整體翹曲。相對地，本發(fā)明的半導(dǎo)體組件40在具有摻質(zhì)的第一摻雜層53Α的下方及上方，分別磊晶成長不具有摻質(zhì)的第一基層51Α及第二基層51Β，藉以修復(fù)磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度(第一基層51Α及第二基層51B不具有摻質(zhì)，因此可以維持相對較佳的結(jié)晶度、粗糙度)。本發(fā)明的技術(shù)在第一摻雜層53A(具有摻質(zhì)因而結(jié)晶度及粗糙度較差)的下方及上方分別磊晶成長不具有摻質(zhì)的第一基層51A及第二基層51B，藉以修復(fù)及提升磊晶層的結(jié)晶度、粗糙度之后，再磊晶成長另一層具有摻質(zhì)的第一摻雜層53A。如此，本發(fā)明的技術(shù)交錯(cuò)地磊晶成長不具有摻質(zhì)的膜層(第一基層51A及第二基層51B)與具有摻質(zhì)的第一摻雜層53A，除了可以提升半導(dǎo)體組件40的崩潰電壓(由具有摻質(zhì)的第一摻雜層53A予以實(shí)現(xiàn))，且一并兼顧半導(dǎo)體組件40的結(jié)晶度、粗糙度(由不具有摻質(zhì)的第一基層51A及第二基層51B予以實(shí)現(xiàn))。
[0054]此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體組件40在具有摻質(zhì)的第一摻雜層53A的下方及上方磊晶成長第一基層51A及第二基層51B，避免緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50全部由具有摻質(zhì)的第一摻雜層53A構(gòu)成，即在緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50中非連續(xù)性地?fù)诫s摻質(zhì)，因此半導(dǎo)體組件40的整體翹曲問題得以減緩。因此，本發(fā)明的技術(shù)交錯(cuò)地磊晶成長不具有摻質(zhì)的膜層(第一基層51A及第二基層51B)及具有摻質(zhì)的第一摻雜層53A，除了可以提升半導(dǎo)體組件40的崩潰電壓，且一并兼顧半導(dǎo)體組件40的整體翹曲，避免在完成磊晶制程后的冷卻過程，半導(dǎo)體組件40因過度翹曲而破裂。
[0055]圖6顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體組件60的剖示圖。在圖6所示的實(shí)施例中，與圖1的半導(dǎo)體組件10或圖5的半導(dǎo)體組件40相同的技術(shù)內(nèi)容將不予贅述。相較于圖5的半導(dǎo)體組件40采用多個(gè)三明治膜層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的緩沖堆棧結(jié)構(gòu)50，圖6的半導(dǎo)體組件60采用多個(gè)5層膜層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的緩沖堆棧結(jié)構(gòu)70。
[0056]在本發(fā)明的實(shí)施例中，半導(dǎo)體組件60的緩沖堆棧結(jié)構(gòu)70除了第一基層51A、第一摻雜層53A、第二基層51B之外，另包含一第二摻雜層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。
[0057]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51B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51B的摻質(zhì)為碳或鐵，可為C-AlGaNX-BAlGaN、Fe-AlGaN或Fe-BAlGaN。在各緩沖堆棧結(jié)構(gòu)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)上不含碳。
[0058]簡言之，圖6的半導(dǎo)體組件60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)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)，其中二層摻雜層的摻質(zhì)濃度可以相同或不同。相對地，圖5的半導(dǎo)體組件40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)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)。此外，圖6的半導(dǎo)體組件60亦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)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)。
[0059]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。
[0060]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、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、制造、物質(zhì)的成份、裝置、方法或步驟，無論現(xiàn)在已存在或日后開發(fā)者，其與本案實(shí)施例揭示以實(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，以下的權(quán)利要求涵蓋此類制程、機(jī)臺、制造、物質(zhì)的成份、裝置、方法或步驟。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體組件，其特征在于，包括: 一基板； 一初始層，設(shè)置于所述基板之上，所述初始層包含氮化鋁；以及 一緩沖堆棧結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述初始層之上，所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)包含多個(gè)基層及至少一摻雜層，所述至少一摻雜層設(shè)置于相鄰二層基層之間，所述基層包含氮化鋁鎵，所述摻雜層包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵； 其中在所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，所述多個(gè)基層的鋁濃度漸減且鎵濃度漸增，所述多個(gè)基層實(shí)質(zhì)上不含碳，所述至少一摻雜層的摻質(zhì)為碳或鐵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，包含多個(gè)摻雜層，所述多個(gè)摻雜層與所述多個(gè)基層交錯(cuò)地堆棧在所述初始層之上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述至少一摻雜層的厚度介于10埃至I微米之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述至少一摻雜層與所述基層的厚度比例介于0.001至1.0之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述至少一摻雜層的摻質(zhì)的濃度介于 lE18/cm3 至 lE20/cm3。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述多個(gè)基層的摻質(zhì)的濃度小于lE18/cm3。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，所述摻質(zhì)的濃度呈波浪狀變化。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，所述摻質(zhì)的濃度呈非連續(xù)性變化。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，從所述基層到所述摻雜層，所述摻質(zhì)的濃度增加。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，從所述摻雜層到所述基層，所述摻質(zhì)的濃度減少。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)以所述基層接觸所述初始層。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，另包含一電子輸送層，設(shè)置于所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之上，其中所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)以所述基層接觸所述電子輸送層。13.一種半導(dǎo)體組件，其特征在于，包括: 一基板； 一初始層，設(shè)置于所述基板之上，所述初始層包含氮化鋁；以及 多個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述初始層之上； 其中至少一緩沖堆棧結(jié)構(gòu)包含一第一基層、一第一摻雜層、一第二基層，所述第一基層及所述第二基層的鋁濃度實(shí)質(zhì)相同，所述第一摻雜層夾置于所述第一基層及所述第二基層之間； 其中所述第一基層及所述第二基層包含氮化鋁鎵，所述第一摻雜層包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵，所述第一摻雜層的摻質(zhì)系碳或鐵，所述第一基層及所述第二基層實(shí)質(zhì)上不含碳。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，各緩沖堆棧結(jié)構(gòu)包含所述第一摻雜層，夾置于所述第一基層及所述第二基層之間。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述第一摻雜層的厚度介于10埃至I微米之間。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述第一摻雜層與所述第一基層的厚度比例介于0.001至1.0之間。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述第一摻雜層與所述第二基層的厚度比例介于0.001至1.0之間。18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述第一摻雜層的摻質(zhì)的濃度介于 lE18/cm3 至 lE20/cm3。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述第一基層及所述第二基層的碳的濃度小于lE18/cm3。20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在所述多個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，所述第一基層及所述第二基層的鋁濃度漸減且鎵濃度漸增。21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在所述多個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，所述摻質(zhì)的濃度呈波浪狀變化。22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在所述多個(gè)緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，所述摻質(zhì)的濃度呈非連續(xù)性變化。23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，從所述第一基層到所述第一摻雜層，所述摻質(zhì)的濃度增加。24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，從所述第一摻雜層到所述第二基層，所述摻質(zhì)的濃度減少。25.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)以所述第一基層接觸所述初始層。26.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，另包含一電子輸送層，設(shè)置于所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之上，其中所述緩沖堆棧結(jié)構(gòu)以所述第二基層接觸所述電子輸送層。27.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述至少一緩沖堆棧結(jié)構(gòu)另包含一第二摻雜層及一第三基層，所述第二摻雜層夾置于所述第二基層及所述第三基層之間。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，所述第二摻雜層包含氮化鋁鎵或氮化硼鋁鎵，所述第三基層實(shí)質(zhì)上不含碳。29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于，在各緩沖堆棧結(jié)構(gòu)之中，所述第一基層、所述第二基層及所述第三基層的鋁濃度實(shí)質(zhì)相同。
【文檔編號】H01L29/06GK106057882SQ201610107906
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年2月26日 公開號201610107906.2, CN 106057882 A, CN 106057882A, CN 201610107906, CN-A-106057882, CN106057882 A, CN106057882A, CN201610107906, CN201610107906.2
【發(fā)明人】胡銘顯, 孫健仁, 李依晴, 徐文慶
【申請人】環(huán)球晶圓股份有限公司