[实用新型]氮化镓半导体器件

说明书

一种氮化镓半导体器件，其由下而上依序包括硅基板、第一缓冲层、第二缓冲层、第一氮化镓层、第二氮化镓层、阻障层及覆盖层，其特征在于，第二缓冲层为多层超晶格缓冲层，其为由Al_x2Ga_1‑x2N/Al_x1Ga_1‑x1N交错组成的超晶格缓冲层，且x1由1缓变至0.2；x2由0.8缓变至0，利用Al_x2Ga_1‑x2N/Al_x1Ga_1‑x1N交错组成的多层超晶格缓冲层可以多阶段的分散晶格应力，以解决现有技术中，晶格常数不匹配及热膨胀系数不匹配的缺陷，而改善氮化镓外延层质量以及降低外延晶圆翘曲的问题。

技术领域

本实用新型关于一种氮化镓半导体器件技术领域，特别是关于具有缓变式超晶格缓冲层的氮化镓半导体器件。

背景技术

对于以氮化镓(GaN)为主的器件内部结构中的GaN外延于硅基板上的技术，由于氮化镓与硅基板之间的晶格常数不匹配以及热膨胀系数不匹配。又因为了避免在硅基板上发生镓(Ga+)原子回熔现象。因此一般的解决方式是先在硅基板上成长氮化铝的缓冲层，但是对氮化铝来说，与硅基板之间的晶格常数不匹配及热膨胀系数不匹配的问题仍然存在，其皆会造成氮化镓外延层质量不佳以及外延晶圆翘曲的问题。

根据上述的问题，在现有技术中，外延层质量不佳与缺陷密度会造成整个由氮化镓半导体构成的电子器件的电子迁移率下降、漏电流(leakage current)及可靠度不佳的缺陷。外延晶圆翘曲会造成在制程过程中容易产生破片与黄光制程曝光良率不佳的缺陷。

实用新型内容

根据现有技术中所揭露的问题，本实用新型主要利用超晶格结构以及氮化铝镓含量缓变方式来解决晶格不匹配以改善快速电子迁移率晶体管氮化镓通道层外延质量的缺陷。

本实用新型的另一目的在于，利用缓变式超晶格缓冲层来改善在制程中，由于外延质量及晶格应力所造成晶圆翘曲的缺陷。

根据上述目的，本实用新型提供一种氮化镓半导体器件，其由下而上依序包括硅基板、第一缓冲层、第二缓冲层、第一氮化镓层、第二氮化镓层、阻障层及覆盖层，其特征在于，第二缓冲层为多层超晶格缓冲层，其由Al_x2Ga_1-x2N/Al_x1Ga_1-x1N交错组成，其中Al_x2Ga_1-x2N的厚度为5nm-30nm及Al_x1Ga_1-x1N的厚度为1nm-10nm及x₁由1缓变至0.2；x₂由0.8缓变至0，利用Al_x2Ga_1-x2N/Al_x1Ga_1-x1N交错组成的多层超晶格缓冲层可以解决现有技术中，晶格常数不匹配及热膨胀系数不匹配的缺陷，而改善氮化镓外延层质量以及降低外延晶圆翘曲的问题。

附图说明

图1是根据本实用新型所揭露的技术，表示氮化镓半导体器件的截面示意图。

图2是根据本实用新型所揭露的技术，表示氮化镓半导体器件中，由Al_x2Ga_1-x2N/Al_x1Ga_1-x1N交错组成的多层超晶格缓冲层的截面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术特征及优点，能更为相关技术领域人员所了解，并得以实施本实用新型，在此配合所附的图式、具体阐明本实用新型的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，为表达与本实用新型特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制。而关于本案实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的技术内容，亦不再加以陈述。