專利名稱：氮化物半導(dǎo)體器件、氮化物半導(dǎo)體晶片以及用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里描述的實施例一般地涉及氮化物半導(dǎo)體器件、氮化物半導(dǎo)體晶片以及用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法。
背景技術(shù)：
使用氮化物半導(dǎo)體的作為半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光二極管(LED)已被用于顯示裝置、照明及類似領(lǐng)域。使用氮化物半導(dǎo)體的電子器件已被用于高頻器件和高功率器件。當在具有極佳規(guī)?；a(chǎn)率的硅(Si)襯底上形成這樣的氮化物半導(dǎo)體器件時，因為晶格常數(shù)或熱膨脹系數(shù)的不同，極易產(chǎn)生缺陷和開裂。需要一種在硅襯底上生產(chǎn)高質(zhì)量晶體的技術(shù)。特別是試圖在硅襯底上形成厚n-型GaN層時，傾向于產(chǎn)生裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
一般地，根據(jù)一個實施例，一種氮化物半導(dǎo)體器件包括層疊基礎(chǔ)層和功能層。在AlN緩沖層上形成層疊基礎(chǔ)層，所述AlN緩沖層在硅襯底上形成。所述層疊基礎(chǔ)層包括多個AlN基礎(chǔ)層和與所述AlN基礎(chǔ)層交替層疊的多個GaN基礎(chǔ)層。所述功能層包括低濃度部件和高濃度部件。在所述層疊基礎(chǔ)層上提供低濃度部件。所述低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于IX IO18CnT3的Si濃度；在所述低濃度部件上提供具有不小于IX IO18CnT3的Si濃度的高濃度部件。在所述多個GaN基礎(chǔ)層中最靠近于硅襯底的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層包括第一部分、第二部分和第三部分。所述第一部分具有小于5X IO18CnT3的Si濃度，所述第二部分具有小于5X IO18CnT3的Si濃度。在所述第一部分和所述第二部分之間提供第三部分，所述第三部分具有不小于5X IO18CnT3的Si濃度并且具有比第一部分的厚度和第二部分的厚度的總和小的厚度。根據(jù)另一個實施例，一種氮化物半導(dǎo)體器件包括在AlN緩沖層上形成功能層，所述AlN緩沖層在硅襯底上形成，所述功能層包括多個低濃度部件和多個高濃度部件。所述多個低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5X IO18CnT3的Si濃度的。所述多個高濃度部件，具有不小于5X IO18cnT3的Si濃度。所述低濃度部件與所述高濃度部件交替層疊。每一個所述高濃度部件的厚度小于每個所述低濃度部件的厚度。根據(jù)一個實施例，一種氮化物半導(dǎo)體晶片包括硅襯底，AlN緩沖層，層疊基礎(chǔ)層以及功能層。在所述硅襯底上提供所述AlN緩沖層。在所述AlN緩沖層上提供所述層疊基礎(chǔ)層。所述層疊基礎(chǔ)層包括多個AlN基礎(chǔ)層和與AlN基礎(chǔ)層交替層疊的多個GaN基礎(chǔ)層。所述基礎(chǔ)層包括低濃度部件和高濃度部件。在所述層疊基礎(chǔ)層上提供所述低濃度部件。所述低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5X IO18CnT3的Si濃度。在所述低濃度部件上提供高濃度部件，以及所述高濃度部件具有不小于5X IO18CnT3的Si濃度的。所述多個GaN基礎(chǔ)層中最靠近所述硅襯底的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層包括第一部分、第二部分和第三部分。所述第一部分具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度，所述第二部分具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度。在所述第一部分和所述第二部分之間提供的所述第三部分，所述第三部分具有不小于5X IO18CnT3的Si濃度并且具有比所述第一部分的厚度和所述第二部分的厚度的總和小的厚度。根據(jù)另一個實施例，一種氮化物半導(dǎo)體晶片包括硅襯底，AlN緩沖層和功能層。在所述硅襯底上提供所述AlN緩沖層。在所述AlN緩沖層上提供所述功能層。所述功能層包括多個低濃度部件和多個高濃度部件。所述多個低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5X IO18CnT3的Si濃度。所述多個高濃度部件具有不小于5X IO18CnT3的Si濃度。所述低濃度部件與所述高濃度部件交替層疊。每一個高濃度部件的厚度小于每個低濃度部件的厚度。
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根據(jù)另一個實施例，公開了一種用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法。該方法通過在硅襯底上提供的AlN緩沖層上交替層疊多個AlN基礎(chǔ)層和多個GaN基礎(chǔ)層形成層疊基礎(chǔ)層。另外，該方法通過在所述層疊基礎(chǔ)層上形成低濃度部件并且在所述低濃度部件上形成高濃度部件形成功能層。所述低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度，所述高濃度部件具有不小于5 X IO18CnT3的Si濃度，在所述多個GaN基礎(chǔ)層中最靠近所述硅襯底的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層的形成中，形成所述層疊基礎(chǔ)層包括形成第一部分、第二低濃度基礎(chǔ)部分和第三部分。所述第一部分具有小于5X IO18CnT3的Si濃度。所述第二部分具有小于5X IO18CnT3的Si濃度。在所述第一部分和所述第二部分之間提供第三部分，所述第三部分具有不小于5 X IO18CnT3的Si濃度并且具有比所述第一部分的厚度和所述第二部分的厚度的總和小的厚度。根據(jù)另一個實施例，公開了一種用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法。該方法在硅襯底上形成的AlN緩沖層上形成功能層。所述功能層的形成包括多次重復(fù)一工藝。該工藝包括形成低濃度部件和形成高濃度部件。所述低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5X IO18CnT3的Si濃度。所述高濃度部件具有不小于5X IO18CnT3的Si濃度。每個所述高濃度部件的厚度小于每個所述低濃度部件的厚度。


圖I是示出了根據(jù)第一實施例的氮化物半導(dǎo)體器件的示意截面圖；圖2是示出了根據(jù)第一實施例的氮化物半導(dǎo)體器件的示意截面圖；圖3示出了根據(jù)第一實施例的氮化物半導(dǎo)體器件的一部分的示意截面圖；圖4是示出了第一實例的示意截面圖；圖5是示出了第二實例的示意截面圖；圖6是示出了第三實例的示意截面圖；圖7是示出了第四實例的示意截面圖；圖8A到8D是示出了第一到第四實例的特性的Nomarski (諾馬爾斯基)顯微圖像；
圖9是示出了根據(jù)第一實施例的另一個氮化物半導(dǎo)體器件的示意截面圖；圖10是示出了氮化物半導(dǎo)體器件的第五實例的示意截面圖；圖IlA和圖IlB是示出了氮化物半導(dǎo)體器件的特性的諾馬爾斯基顯微圖像；圖12是示出了根據(jù)第一實施例的另一個氮化物半導(dǎo)體器件的示意截面圖；圖13是示出了根據(jù)第二實施例的氮化物半導(dǎo)體晶片的示意截面圖；圖14是示出了根據(jù)第二實施例的另一個氮化物半導(dǎo)體晶片的示意截面圖；圖15是示出了根據(jù)第三實施例的用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法的流程圖；以及圖16是示出了根據(jù)第三實施例的用于制造氮化物半導(dǎo)體層的另一種方法的流程 圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示范性實施例。附圖是示意性的或概念性的；因此，各部分的厚度和寬度之間的關(guān)系，各部分的尺寸比例等不必與實際值相同。另外，即使對相同的部分，示出的附圖中的尺寸和比例也可以不同。在本申請的說明書和附圖中，與關(guān)于附圖描述的部件相似的部件采用相似的標號標記，并適當?shù)厥÷粤嗽敿毭枋觥?第一實施例)該實施例涉及氮化物半導(dǎo)體器件。根據(jù)本實施例的氮化物半導(dǎo)體器件包括如半導(dǎo)體發(fā)光器件，半導(dǎo)體光接收器件以及電子器件的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體發(fā)光器件的實例包括發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)。半導(dǎo)體光接收器件的實例包括光電二極管(PD)。電子器件的實例包括高電子遷移率晶體管(HEMT)、異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)、場效應(yīng)晶體管(FET)和肖特基勢壘二極管(SBD)。圖I是示出了根據(jù)第一實施例的氮化物半導(dǎo)體器件的配置的示意截面圖。如圖I所示，根據(jù)實施例的氮化物半導(dǎo)體器件110具有層疊基礎(chǔ)層50和功能層IOs0在AlN緩沖層55上形成層疊基礎(chǔ)層50，AlN緩沖層55在硅襯底40上形成。AlN緩沖層55的厚度為例如約30納米(nm)。AlN緩沖層55包含很難與硅襯底40發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的A1N，通過使用AlN緩沖層55作為與硅襯底40接觸的層，可以容易地解決如回熔(meItback)蝕刻的問題。在實例中，在層疊基礎(chǔ)層50和AlN緩沖層55之間提供中間層54。例如，使用AlGaN層作為中間層54。例如，使用Ala25Gaa75N層作為中間層54。中間層54的厚度是，例如約40nm。如果需要可以提供中間層54也可以根據(jù)情況省略。層疊基礎(chǔ)層50包括多個AlN基礎(chǔ)層52和多個與AlN基礎(chǔ)層52交替層疊的GaN基礎(chǔ)層51。在層疊基礎(chǔ)層50上提供功能層10s。這里,定義從層疊基礎(chǔ)層50指向功能層IOs的方向為Z-軸方向。垂直于Z軸的一個軸定義為X軸。垂直于Z軸和X軸的方向定義為Y軸。功能層IOs與層疊基礎(chǔ)層50沿Z軸層疊。在本申請的說明書中，術(shù)語“層疊”包括層疊的層互相接觸的情況也包括層疊的層中間有另外的層插入的情況。用語“在...上提供”包括提供的層互相接觸的情況也包括提供的層有另外的層插入的情況。功能層IOs包括低濃度部件101和高濃度部件10h。低濃度部件101包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于IX IO18CnT3的Si濃度。例如，低濃度部件101具有小于IX IO17CnT3的Si濃度。例如，低濃度部件101的硅濃度不大于通常使用的二次離子質(zhì)譜(SIMS)測量的檢測極限。例如，未摻雜GaN層用作低濃度部件101。在低濃度部件101上提供高濃度部件10h。換句話說，在低濃度部件101上沿Z軸層疊高濃度部件IOh。

高濃度部件IOh具有不小于I X IO18CnT3的Si濃度。例如，n_型GaN層用作高濃度部件IOh。高濃度部件IOh包括在n-型半導(dǎo)體層10中。為了方便，假設(shè)n-型半導(dǎo)體層10包括低濃度部件101。在層疊基礎(chǔ)層50中，多個AlN基礎(chǔ)層52的每一個都是例如在低溫下形成的低溫AlN層。每個AlN基礎(chǔ)層52的厚度為例如約12nm。每個GaN基礎(chǔ)層51的厚度為例如約300nm。在實例中，GaN基礎(chǔ)層51的數(shù)目和AlN基礎(chǔ)層52的數(shù)目中的每一個(S卩，對數(shù))都是三個。然而，實施例不限于此，可以使用任意對數(shù)。定義多個GaN基礎(chǔ)層51中最靠近硅襯底40的GaN基礎(chǔ)層51為襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s。襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s包括第一部分51a、第二部分51b和第三部分51c。在第一部分51a和第二部分51b之間提供第三部分51c。第一部分51a、第三部分51c和第二部分51b沿Z軸以此順序?qū)盈B。第一部分51a和第二部分51b的Si濃度小于5 X IO18Cm'第三部分51c的Si濃度不小于5 X IO18Cm'例如，第三部分51c的Si濃度不大于I X IO21Cm'第三部分51c的厚度(沿Z軸的長度)小于第一部分51a的厚度和第二部分51b的厚度的總和。第三部分51c可以包含氮化硅(其成分比任意)，即，SiaN0 (0 < a ,0 < 3)。第三部分51c的厚度不小于0. Inm并且不大于50nm。第三部分51c是例如S -摻雜層51d。硅襯底40是例如Si (111)襯底。然而，在實施例中，硅襯底40的面方向向不需是
(111)面。下面將描述氮化物半導(dǎo)體器件110是發(fā)光器件的情況。圖2是示出了根據(jù)第一實施例的氮化物半導(dǎo)體器件的配置的截面圖。如圖2所示，在根據(jù)實施例的實例的氮化物半導(dǎo)體器件111中，功能層IOs還包括發(fā)光部件30和P-型半導(dǎo)體層20。在n-型半導(dǎo)體層10 (高濃度部件IOh)上提供發(fā)光部件30。在發(fā)光部件30上提供P-型半導(dǎo)體層20。P-型半導(dǎo)體層20包括氮化物半導(dǎo)體。P-型半導(dǎo)體層20包括Mg、Zn和C中的至少一種。通過n-型半導(dǎo)體層10和P-型半導(dǎo)體層20向發(fā)光部件30提供電流，從發(fā)光部件30發(fā)射光。
圖3是示出了根據(jù)第一實施例的氮化物半導(dǎo)體器件的一部分的配置的截面圖。如圖3所示，發(fā)光部件30包括多個勢壘層31和每個都在勢壘層31之間提供的多個阱層32。例如，多個勢壘層31和與勢壘層31沿Z軸交替層疊的多個阱層32。阱層32包含，例如，InxlGa1^xlN(0 < xl < I)。勢壘層31包含例如GaN。換句話說，例如，阱層32包含In并且勢壘層31基本不包含In。在勢壘層31中的帶隙能量大于在阱層32中的帶隙能量。發(fā)光部件30可以為單量子阱(SQW)結(jié)構(gòu)。此時，發(fā)光部件30包括兩個勢壘層31和在勢壘層31之間提供的阱層32。可選地，發(fā)光部件30可以具有多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。此時，發(fā)光部件30包括三個或更多勢壘層31和在勢壘層31之間提供的每個阱·層32。換句話說，發(fā)光部件30包括(n+1)個勢壘層31和n個阱層32 (“n”是大于等于2的整數(shù))。在第i勢壘層BLi和P-型半導(dǎo)體層20之間設(shè)置第(i+1)勢壘層BL(i+l)(“i”是不小于I且不大于(n-1)的整數(shù))。在第i阱層WLi和P-型半導(dǎo)體層20之間設(shè)置第(i+1)阱層WL (i+1)。在n-型半導(dǎo)體層10和第一阱層WLl之間提供第一勢壘層BLl。在第n勢魚層BLn和第(n+1)勢魚層BL (n+1)之間提供第n講層WLn。在第n講層WLn和p-型半導(dǎo)體層20之間提供第(n+1)勢壘層BL(n+1)。從發(fā)光部件30發(fā)出的光(發(fā)射光)的峰值波長是，例如不小于200納米(nm)且不大于1600nm。然而,在實施例中，峰值波長是任意的。如上所述，在根據(jù)實施例的氮化物半導(dǎo)體器件110和111中，在多個GaN基礎(chǔ)層51中最靠近硅襯底40的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s中提供Si S -摻雜層51d (第三部分51c)。從而，可能通過減少在硅襯底上形成的開裂的數(shù)目提供高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體器件。下面將通過與參考實例比較描述實施例的氮化物半導(dǎo)體器件的特性。發(fā)明人制備了隨后的樣品并評價了他們的特性。圖4到圖7是分別示出了第一到第四樣品的配置的示意截面圖。圖4不出了對應(yīng)于實施例的第一樣品151的結(jié)構(gòu)。在多個GaN基礎(chǔ)層51中最靠近硅襯底40的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s中提供Si S -摻雜層51d (第三部分51c)。然而，在第一樣品151中，沒有提供高濃度部件10s。換句話說，第一樣品151處于實施例的配置中的在低濃度部件101上提供高濃度部件IOh之前的狀態(tài)。如圖5中所示，在第二樣品152中，在所有多個GaN基礎(chǔ)層51中沒有提供S-摻雜層51d (第三部分51c)。如圖6所示，在第三樣品153中，S-摻雜層5Id(第三部分51c)被提供在AlN基礎(chǔ)層52的上側(cè)并且與AlN基礎(chǔ)層52接觸。如圖7所示，在第四樣品154中，在所有多個GaN基礎(chǔ)層51中沒有提供S -摻雜層51d (第三部分51c)。在低濃度部件101中提供S-摻雜層51d (第三部分51c)。通過后面的制造方法制造第一樣品151。在后面的實驗中，為了半導(dǎo)體層的晶體生長，使用MOCVD (金屬有機化合物化學(xué)氣相沉積)。首先，通過H2OJPH2SO4 (I I)的混合溶液處理13分鐘清潔Si (111)硅襯底40。下一步，通過2%的HF處理10分鐘清潔硅襯底40。清潔之后，將硅襯底40引入MOVPE反應(yīng)器。在氫氣氣氛下將接受器(susc^ptor)的溫度升高到720°C并且施加TMA八秒鐘。然后，進一步施加NH3以形成具有約30nm的厚度的AlN層用作AlN緩沖層55。接著，接受器的溫度升高到1030°C以形成具有40nm的厚度的Ala25Gaa 75N層用作中間層54。下一步，接受器的溫度升高到1080°C以形成具有150nm的厚度的GaN層用作襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s的一部分(第一部分51a)。然后，中斷供氣并且僅提供SiH4和NH3300秒用于形成Si的S-摻雜層51d。隨后，形成具有150nm的厚度的GaN層作為襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s的一部分(第二部分51b)。下一步，接受器的溫度降低到800°C以形成具有12nm的厚度的低溫AlN層用作AlN基礎(chǔ)層52。 下一步，接受器的溫度升高到1120°C以形成具有300nm的厚度的GaN層用作GaN基礎(chǔ)層51。而且，上述AlN基礎(chǔ)層52和GaN基礎(chǔ)層51重復(fù)三次。從而，形成層疊基礎(chǔ)層50。隨后，形成具有2. I y m的厚度的GaN層作為低濃度部件101。從而,獲得第一樣品151。通過在上述工藝中省略5 -摻雜層51d，獲得第二樣品152。通過在上述工藝中改變5 -摻雜層51d的形成時間，獲得第三樣品153。通過在低濃度部件101的制造期間形成S -摻雜層51d，獲得第四樣品154。在此實驗中，在距離AlN基礎(chǔ)層52的最上層300nm處的位置提供5 -摻雜層5Id。通過使用諾馬爾斯基顯微鏡觀察上述第一樣品151到第四樣品154。圖8A到圖8D是示出了第一到第四樣品的特性的諾馬爾斯基顯微圖像。如圖8A所示，在第一樣品151中，獲得了無開裂表面。通過使用X-射線衍射測量了晶片的搖擺曲線。在第一樣品151中，(002)面的半高寬為364弧度秒并且(101)面的半高寬為817弧度秒。(002)面的半高寬與螺旋位錯密度高度相關(guān)并且(101)面的半高寬與刃位錯的密度高度相關(guān)。因此，第一樣品151具有低缺陷密度。如圖8B所示，在第二樣品152中，觀察到了開裂CR。在第二樣品152中，(002)面的半高寬為452弧度秒并且(101)面的半高寬為1488弧度秒。因此，第二樣品152具有比
第一樣品高的缺陷密度。如圖8C所示，同樣在第三樣品153中，觀察到了開裂CR。(002)面的半高寬為364弧度秒并且(101)面的半高寬為999弧度秒。雖然比第二樣品有改善，第三樣品153具有開裂CR并且在晶片上形成的半導(dǎo)體器件的特性很差?？梢哉J為，在離低溫AlN層IOOnm的區(qū)域內(nèi)提供S-摻雜層51d的情況下，通過S-摻雜層51d獲得了位錯減少效果，不會帶來因在其上形成GaN基礎(chǔ)層51而導(dǎo)致的壓縮應(yīng)變的影響。如圖8D所示，在第四樣品154中，觀察到了許多開裂CR。(002)面的半高寬為583弧度秒并且(101)面的半高寬為1578弧度秒。在這樣的晶片上形成的半導(dǎo)體器件的特性很差。如上所述，在第一樣品151中，其中在多個GaN基礎(chǔ)層51中最靠近娃襯底40的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s中提供Si S-摻雜層51d (第三部分51c)，抑制了開裂CR的產(chǎn)生。另夕卜，缺陷密度低。通過上述在第一樣品151上進一步形成高濃度部件10h，可以提供具有低缺陷密度的高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體器件，其中抑制了開裂CR的產(chǎn)生。從產(chǎn)生開裂和缺陷的角度，可以適宜地調(diào)整低濃度部件101的厚度和高濃度部件IOh的厚度。在實施例中，AlN基礎(chǔ)層52與直接在其下面的GaN基礎(chǔ)層51的晶格不匹配。結(jié)果，應(yīng)變被弛豫并且AlN基礎(chǔ)層52具有不受應(yīng)變影響的AlN的晶格常數(shù)。通過形成GaN基礎(chǔ)層51以便在AlN基礎(chǔ)層52上贗形(pseudomorphically)生長,在施加壓縮應(yīng)變時生長GaN。這導(dǎo)致凸面彎曲。另外，通過重復(fù)形成這些AlN層和GaN層，可以進一步得到更大的向上突出的彎曲。通過在晶體生長期間預(yù)先引入向上突出彎曲，可以補償源于Si和GaN的熱膨脹系數(shù)之間的不同、在晶體生長后溫度下降時施加的拉伸應(yīng)變。這促進了對產(chǎn)生開裂的抑制。除了抑制開裂的產(chǎn)生外，GaN基礎(chǔ)層51的形成可以終止缺陷，例如硅襯底40和氮化物半導(dǎo)體層之間的晶格錯配引起的螺旋位錯。從而，抑制缺陷向功能層IOs延伸。作為結(jié)果，通過該實施例，可以獲得高性能器件。 通過在層疊基礎(chǔ)層50中的最下面的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s中提供S-摻雜層51d,位錯在層疊方向(Z-軸方向)的延伸被彎曲。作為結(jié)果，可以減少功能層IOs中的位錯。進一步，因為GaN以三維方式生長，進一步在S-摻雜層51d上形成了 GaN基礎(chǔ)層51，在晶體生長期間傾向于形成向上突起的壓縮應(yīng)變，從而可以容易地抑制開裂的產(chǎn)生。在實施例中，包括在層疊基礎(chǔ)層50中的GaN基礎(chǔ)層51的數(shù)目(層疊周期的數(shù)目)例如小于20時,注意，GaN基礎(chǔ)層51的厚度不小于50nm并且不大于lOOnm。當厚度小于50nm時,缺乏減少位錯的效果,如在娃襯底40和層疊基礎(chǔ)層50之間產(chǎn)生的螺旋位錯。當厚度大于IOOOnm時，傾向于產(chǎn)生由在晶體生長后的降溫中的拉伸應(yīng)變引起的開裂。例如，當包括在層疊基礎(chǔ)層50中的GaN基礎(chǔ)層51的數(shù)目不小于20時，注意，GaN基礎(chǔ)層51的厚度不小于15nm并且不大于lOOnm。當厚度小于15nm時,位錯減少的效果不足。當厚度大于IOOnm時，傾向于產(chǎn)生由拉伸應(yīng)變引起的開裂。注意，AlN基礎(chǔ)層52的厚度(低溫AlN層)為例如，不小于5nm并且不大于20nm。注意，AlN基礎(chǔ)層52的晶體生長溫度為，例如不低于600°C并且不高于1050°C。通過將厚度和溫度設(shè)定在此范圍內(nèi)，可以容易的弛豫AlN基礎(chǔ)層52的晶格。從而，在AlN基礎(chǔ)層52的形成中，很難受到來自用作基礎(chǔ)的GaN基礎(chǔ)層51的拉伸應(yīng)變的影響。作為結(jié)果，可以有效地形成AlN的晶格常數(shù)，而不受來自用作基礎(chǔ)的GaN基礎(chǔ)層51的應(yīng)變的影響。當AlN基礎(chǔ)層52的厚度小于5nm時，AlN很難充分弛豫。當AlN基礎(chǔ)層52的厚度大于20nm時，源于晶格弛豫的位錯增加。當AlN基礎(chǔ)層52的形成溫度低于600°C時，很容易摻入雜質(zhì)，此外立方晶體AlN生長，導(dǎo)致產(chǎn)生過多的晶體位錯。當AlN基礎(chǔ)層52的形成溫度高于1050°C時，應(yīng)變不會弛豫并且因此容易將拉伸應(yīng)變引入硅襯底40中。另外，因為在GaN基礎(chǔ)層51的晶體生長期間不能適當施加壓縮應(yīng)變，所以傾向于在晶體生長后的降溫中產(chǎn)生開裂。通過設(shè)定AlN基礎(chǔ)層52的數(shù)目為2或更多，提高了抑制開裂產(chǎn)生的效果。注意，AlN基礎(chǔ)層52之間的距離(即，GaN基礎(chǔ)層51的厚度)不小于50nm并且不大于lOOOnrn。在AlN基礎(chǔ)層52上形成GaN基礎(chǔ)層51時，在AlN基礎(chǔ)層52上贗形生長具有不小于50nm并且不大于200nm的厚度的GaN基礎(chǔ)層51并且GaN基礎(chǔ)層51傾向于經(jīng)受壓縮應(yīng)變。因此，當AlN基礎(chǔ)層52之間的距離大于IOOOnm時，施加壓縮應(yīng)變的效果是不充分的。當距離小于50nm時，在GaN基礎(chǔ)層51中的AlN基礎(chǔ)層52的數(shù)目過多并且因此會過多重復(fù)升溫和降溫工藝，降低了晶體生長裝置等等的材料使用效率。S -摻雜層51d包含具有主要在GaN中的不小于5X IO18CnT3并且不大于I X IO22CnT3的濃度的Si。S-摻雜層51d可以包含SiN。在S -摻雜層51d中，可以在面中部分地形成SiN。注意，6 -摻雜層51d的厚度不小于0. Inm并且不大于50nm。當Si濃度不小于5 X 1018cm_3并且不大于I X 1022cm_3時,在5 -摻雜層51d上形成的GaN基礎(chǔ)層51傾向于以三維方式生長。從而，容易施加壓縮應(yīng)變，導(dǎo)致容易地獲得抑制開裂產(chǎn)生的效果。如上所述，在實施例中，減少了在功能層IOs中的位錯和開裂。另外，提高了功能層IOs的結(jié)晶度。[!卩，功日g層IOs具有聞質(zhì)星。根據(jù)發(fā)明人的實驗，當在多個GaN基礎(chǔ)層51中最靠近功能層IOs的GaN基礎(chǔ)層51 中形成S-摻雜層51d時，抑制開裂CR產(chǎn)生的效果很小。在實施例中，特別注意，在襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s中提供S-摻雜層51d。例如，還要注意，在除了在多個GaN基礎(chǔ)層51中的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s之外的所有GaN基礎(chǔ)層51中都沒有提供5 -摻雜層5Id。例如，還要注意，除了襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s之外所有的GaN基礎(chǔ)層51都具有小于5X IO18CnT3的硅濃度。圖9是示出了根據(jù)第一實施例的另一個氮化物半導(dǎo)體器件的配置的截面圖。如圖9所示，在根據(jù)實施例的另一個氮化物半導(dǎo)體器件120中，功能層IOs包括多個低濃度部件101和多個高濃度部件10h。多個高濃度部件IOh的每一個的厚度小于低濃度部件101的每個的厚度。交替設(shè)置多個低濃度部件101和多個高濃度部件10h。換句話說，多個低濃度部件101和多個高濃度部件IOh沿Z軸交替層疊。在實例中，每個高濃度部件IOh都是Si 6 -摻雜層10d。氮化物半導(dǎo)體器件120的另一種配置與氮化物半導(dǎo)體器件110的配置類似，因此省略對其的描述。通過以此方式交替層疊多個低濃度部件101和多個高濃度部件10h，包括多個低濃度部件101和多個高濃度部件IOh的層可被認為是n-型半導(dǎo)體層10。換句話說，在具體的實例中，用Si對n-型半導(dǎo)體層10進行S-摻雜。在實例中，多個高濃度部件10h( S -摻雜層IOd)的每一個的厚度不小于0. Inm并且不大于50nm。多個高濃度部件IOh ( S -摻雜層IOd)之間的距離，即，多個低濃度部件101的每一個的厚度不小于300nm并且不大于500nm。在氮化物半導(dǎo)體器件120中，n-型半導(dǎo)體層10的厚度是，例如，2. Ium0圖10是示出了氮化物半導(dǎo)體器件的第五樣品的配置的截面圖。如圖10中所示，在氮化物半導(dǎo)體器件的第五樣品155中，直接在層疊基礎(chǔ)層50上提供n-型半導(dǎo)體層10。同樣在此情況中，n-型半導(dǎo)體層10的厚度是，例如，2.1pm。在第五樣品155中，在n-型半導(dǎo)體層10中沒有提供S-摻雜層10d。即，在沿n-型半導(dǎo)體層10的Z軸的寬區(qū)域中摻雜Si。圖IlA和圖IlB示出了氮化物半導(dǎo)體器件的諾馬爾斯基顯微圖像。如圖IlA中所示，在根據(jù)實施例的氮化物半導(dǎo)體器件120中，在表面上沒有觀察到開裂CR。如圖IlB中所示，氮化物半導(dǎo)體器件的第五樣品155中，在表面上產(chǎn)生了高密度的開裂CR。這意味著，在第五樣品155中，因為在功能層IOs (n-型半導(dǎo)體層10)中Si是均勻摻雜，施加了拉伸應(yīng)變，從而容易引起開裂。因此，在這樣的晶片上形成的半導(dǎo)體器件的特
性很差。特別地，當Si摻雜GaN層的厚度不小于I. 5 ii m時，開裂密度傾向于變得非常高。因此，當實施例應(yīng)用于具有不小于I. 5 ii m的厚度的n-型GaN層的形成時，可以有效獲得抑制開裂CR產(chǎn)生的效果。根據(jù)實施例的氮化物半導(dǎo)體器件120被用作n-型半導(dǎo)體層10的至少一部分，例如發(fā)光二極管和激光二極管以產(chǎn)生大的效應(yīng)。在發(fā)光二極管和激光二極管中，n-型半導(dǎo)體層10的厚度一般不小于2 u m。如果在這樣的半導(dǎo)體發(fā)光器件中n-型半導(dǎo)體層10的厚度不大于I. 5i!m，就沒有足夠的電流擴展，并且因此，例如，面內(nèi)光發(fā)射模式變得不均勻。另夕卜,此缺點導(dǎo)致高阻抗。

參考圖4描述的第一樣品151與參考圖5描述的第二樣品152相比，通過在層疊基礎(chǔ)層50中提供S-摻雜層51d減少了開裂密度。其被這樣認為，如AlN基礎(chǔ)層52 (低溫AlN層)，在S -摻雜層51d上生長的GaN基礎(chǔ)層51經(jīng)受壓縮應(yīng)變并且在晶體生長期間預(yù)先儲備了向上突起的彎曲以補償在晶體生長后的降溫中由GaN基礎(chǔ)層51和Si襯底的熱膨脹系數(shù)之間的不同引起的拉伸應(yīng)變。如上所述，通過在GaN基礎(chǔ)層51中提供5 -摻雜層51d，可以抑制開裂CR的產(chǎn)生。類似地，通過在功能層IOs中周期地提供S-摻雜層10d，可以抑制開裂CR的產(chǎn)生。在此情況下，其中周期地提供有S -摻雜層IOd的GaN層變?yōu)閚-型半導(dǎo)體層10。在功能層IOs中周期地提供低溫AlN層的情況中，因為AlN的帶隙能量(6.3eV)遠大于GaN的帶隙能量(3. 4eV)，電流流動被中斷因而其不能用作n_型GaN層。已知，通過形成S-摻雜層(SiN層)減少位錯的效過和通過在S-摻雜層上晶體生長GaN層以引入壓縮應(yīng)變而抑制開裂CR的產(chǎn)生的效果。然而，未知通過設(shè)置S-摻雜層(S-摻雜層51d)獲得的效果。另外，也未知在功能層IOs中提供(例如，周期地)多個S -摻雜層IOd以形成厚(例如，I. 5 u m或更大)n-型半導(dǎo)體層10的技術(shù)?；诒话l(fā)明人的獨特實驗發(fā)現(xiàn)的上述現(xiàn)象，建立實施例的配置。從而，可以提供在Si襯底上形成的具有高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體晶體的晶片。在氮化物半導(dǎo)體器件120的實例中，提供層疊基礎(chǔ)層50。然而，在功能層IOs中提供多個S-摻雜層IOd的情況中，不必提供層疊基礎(chǔ)層50。例如，可以在功能層10和AlN緩沖層55之間提供在生長期間施加壓縮應(yīng)變的任何結(jié)構(gòu)。例如，在功能層10和AlN緩沖層55之間提供AlN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)或其中Al成分以臺階方式傾斜或連續(xù)傾斜的結(jié)構(gòu)。S卩，根據(jù)實施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件還包括在AlN緩沖層55上并且在功能層IOs之下形成的層疊基礎(chǔ)層50。層疊基礎(chǔ)層50包括多個AlN基礎(chǔ)層52和多個與AlN基礎(chǔ)層52交替層疊的GaN基礎(chǔ)層51。在多個GaN基礎(chǔ)層中最接近硅襯底40的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s可以具有Si濃度小于5 X IO18CnT3的第一部分51a，Si濃度小于5 X 1018cm_3的第二部分51b以及在第一部分51a和第二部分51b之間提供的第三部分51c，該部分具有不小于5X IO18CnT3的Si濃度并且具有比第一部分51a的厚度和第二部分51b的厚度的總和小的厚度。圖12是示出了根據(jù)第一實施例的另一個氮化物半導(dǎo)體器件的配置的適宜截面圖。如圖12所示，根據(jù)實施例的另一個氮化物半導(dǎo)體器件130包括在AlN緩沖層55上形成的功能層10s，AlN緩沖層在硅襯底40上形成。在實例中，在AlN緩沖層55上提供中間層54并且在中間層54上提供功能層10s。如果需要可以提供中間層54并且可以根據(jù)情況省略。功能層IOs包括多個低濃度部件101和與低濃度部件101交替層疊的多個高濃度部件IOh (例如，6 -摻雜層IOd)。多個低濃度部件101的每一個都包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度。多個高濃度部件IOh的每一個都具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度。多個高濃度部件IOh的每一個的厚度都小于低濃度部件101中每一個的厚度。因此，可以在硅襯底上形成具有減少數(shù)目的開裂的高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體器件。
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注意，在功能層IOs中的S-摻雜層IOd之間的距離(例如，周期)不小于50nm并且不大于500nm。當距離小于50nm時，GaN層的摻雜濃度變的太高。不能足夠獲得通過施加壓縮應(yīng)變獲得的效果。當距離(例如，周期)大于500nm時，注意S -摻雜層IOd的數(shù)目不小于2并且不大于80。除了 n-型半導(dǎo)體層10中的S-摻雜層IOd之外的部分包含的Si具有的濃度不大于S -摻雜層IOd中的Si濃度的一半。(第二實施例)本實施例涉及氮化物半導(dǎo)體晶片。晶片具有例如半導(dǎo)體器件的至少一部件，或者變?yōu)榘雽?dǎo)體器件的至少一個部件的一部分。半導(dǎo)體器件的實例包括半導(dǎo)體發(fā)光器件，半導(dǎo)體光接收器件以及電子器件。圖13是示出了根據(jù)第二實施例示的氮化物半導(dǎo)體晶片的配置的截面圖。如圖13所示，根據(jù)實施例的氮化物半導(dǎo)體晶片210包括硅襯底40，AlN緩沖層55，層疊基礎(chǔ)層50和功能層10s。在實施例中，氮化物半導(dǎo)體晶片210還包括中間層54?？梢允÷灾虚g層54。在氮化物半導(dǎo)體晶片210中，參考第一實施例描述的配置可以應(yīng)用于硅襯底40、AlN緩沖層55、中間層54、層疊基礎(chǔ)層50和功能層IOs中的每一個。S卩，包括在層疊基礎(chǔ)層50中的多個GaN基礎(chǔ)層51s中最接近硅襯底40的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s包括具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度的第一部分51a、具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度的第二部分51b以及在第一部分51a和第二部分51b之間提供的第三部分51c。第三部分51c具有不小于5 X IO18CnT3的Si濃度并且具有比第一部分51a的厚度和第二部分51b的厚度的總和小的厚度。圖14是示出了根據(jù)第二實施例的另一個氮化物半導(dǎo)體晶片的配置的截面圖。如圖14所示，根據(jù)實施例的另一個氮化物半導(dǎo)體晶片230包括硅襯底40、在硅襯底40上提供的AlN緩沖層55和在AlN緩沖層55上提供的功能層。在實例中，氮化物半導(dǎo)體晶片230還包括中間層54。可以省略中間層54。功能層IOs包括多個低濃度部件101和與低濃度部件101交替層疊的多個高濃度部件IOh (例如，S -摻雜層IOd)。多個低濃度部件101中的每一個都包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5X IO18CnT3的Si濃度。多個高濃度部件IOh中的每一個都具有不小于5X IO18CnT3的Si濃度。多個高濃度部件IOh的每一個的厚度小于低濃度部件101中的每一個的厚度。通過使用氮化物半導(dǎo)體晶片210和230，可以為高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體器件提供在硅襯底上形成的具有減少數(shù)目的開裂的氮化物半導(dǎo)體晶片。(第三實施例)圖15是示出了根據(jù)第三實施例的用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法的流程圖。如圖15所示，在制造方法中，在硅襯底40上提供的AlN緩沖層55上交替層疊多個AlN基礎(chǔ)層52和多個GaN基礎(chǔ)層51以形成層疊基礎(chǔ)層50 (步驟S110)。另外，在層疊基礎(chǔ)層50上形成包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度的低濃度部件101并且在低濃度部件101上形成具有不小于5 X IO18CnT3的Si濃度的高濃度部件IOh以形成功能層IOs (步驟S120)。

形成層疊基礎(chǔ)層50包括在多個GaN基礎(chǔ)層51中最靠近硅襯底40的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層51s的形成中，形成具有小于5X IO18CnT3的Si濃度的第一部分51a、具有小于5X IO18CnT3的Si濃度的第二部分51b和在第一部分51a和第二部分51b之間提供的第三部分，第三部分具有不小于5 X IO18CnT3的Si濃度并且具有比第一部分51a的厚度和所述第二部分51b的厚度的總和小的厚度。圖16是示出了根據(jù)第三實施例的用于制造氮化物半導(dǎo)體層的另一種方法的流程圖。制造方法包括如下工藝，在硅襯底40上形成的AlN緩沖層55上形成功能層IOs (步驟S200)。多次重復(fù)這樣的工藝形成功能層10s，該工藝包括形成多個低濃度部件101，每個都包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5X IO18CnT3的Si濃度(步驟S210);以及形成多個具有不小于5 X IO18CnT3的Si濃度的高濃度部件IOh (步驟S220)。多個高濃度部件IOh中的每一個的厚度小于低濃度部件101中的每一個的厚度。根據(jù)這樣的制造方法，可以制造在硅襯底上形成的具有減少數(shù)目的開裂的高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體層。在實施例中，為了生長半導(dǎo)體層，可以使用例如金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、金屬有機氣相外延(MOVPE)、分子束外延(MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)。例如，在使用MOCVD或MOVPE的情況中，在每個半導(dǎo)體層的形成中，可以采用下述材料。例如，可以使用TMGa(三甲基鎵)和TEGa(三乙基鎵)作為提供Ga的材料。例如TMIn (三甲基銦)和TEIn (三乙基銦)作為提供In的材料。例如，TMAl (三甲基鋁)作為提供Al的材料。例如，NH3 (氨)，MMHy (甲基聯(lián)氨)和DMHy (二甲基肼)作為提供N的材料。SiH4 (硅烷)和Si2H6 (乙硅烷)作為提供Si的材料。根據(jù)實施例，可以提供一種方法，用于制造在硅襯底、氮化物半導(dǎo)體晶片和氮化物半導(dǎo)體層上形成的具有減少數(shù)目的開裂的高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體器件。更具體地，“氮化物半導(dǎo)體”包括化學(xué)式BxInyAlzGai_x_y_zN(0彡xl彡1，0彡y彡1，
0< z < I并且x+y+z ( I)的半導(dǎo)體的所有成分,其中每個成分比x,y和z都在范圍內(nèi)改變。“氮化物半導(dǎo)體”還包括上述化學(xué)式的N(氮)之外的V族元素，添加各種元素以控制各種性能，例如導(dǎo)電類型等等，并且包括非故意添加的元素。在具體的應(yīng)用中，“垂直”和“平行”不但指直接垂直和直接平行還包括源于制造工藝的例如波動等，并且“基本垂直”和“基本平行”是足夠的。
上文中，參考具體的實例描述了本發(fā)明的典型實施例。然而，本發(fā)明不限于這些具體的實例。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以通過合適地選擇來自公知技術(shù)的包括氮化物半導(dǎo)體器件和晶片、AlN緩沖層、中間層、層疊基礎(chǔ)層、AlN基礎(chǔ)層、GaN基礎(chǔ)層、功能層、半導(dǎo)體層和發(fā)光部件等的襯底中的部件的具體配置而相似地實踐本發(fā)明。這樣的實踐包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)并且獲得相似的效果。另外，所有的氮化物半導(dǎo)體器件、氮化物半導(dǎo)體晶片和用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法，本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于上述作為本發(fā)明的實施例描述的氮化物半導(dǎo)體器件、氮化物半導(dǎo)體晶片和用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法，通過適當?shù)脑O(shè)計修改進行的實踐同樣包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)到包括本發(fā)明的實施例的主旨的程度。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白在本發(fā)明的精神內(nèi)的各種修改和變化。雖然描述了具體的實施例，這些實施例僅作為實例出現(xiàn)，并不旨在限制本發(fā)明的范圍。實際上，這里描述的新的實施例可以以各種其它形式實施；另外，可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況下對這里描述的實施例進行形式上的各種省略、替代和變化。所附權(quán)利要·求書及其等效物旨在覆蓋所所有落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的這樣的形式或修改。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體器件包括 在AlN緩沖層上形成的層疊基礎(chǔ)層，所述AlN緩沖層在硅襯底上形成，所述層疊基礎(chǔ)層包括多個AlN基礎(chǔ)層和與所述AlN基礎(chǔ)層交替層疊的多個GaN基礎(chǔ)層；以及功能層，包括 在所述層疊基礎(chǔ)層上提供的低濃度部件，所述低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于I X 1018cm_3的Si濃度；以及 在所述低濃度部件上提供的高濃度部件，所述高濃度部件具有不小于I X IO18CnT3的Si濃度， 在所述多個GaN基礎(chǔ)層中最接近于所述硅襯底的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層包括 具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度的第一部分； 具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度的第二部分； 在所述第一部分和所述第二部分之間提供的第三部分，所述第三部分具有不小于5X IO18Cm-3的Si濃度并且具有比所述第一部分的厚度和所述第二部分的厚度的總和小的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的器件，其中 所述第三部分的所述厚度不小于0. I納米并且不大于50納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的器件，其中 除了所述多個GaN基礎(chǔ)層中的所述襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層外，所有的所述GaN基礎(chǔ)層都具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度
4.根據(jù)權(quán)利要求I的器件,其中 所述高濃度部件的厚度不小于I. 5微米并且不大于4微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的器件，其中 所述功能層還包括 在所述高濃度部件上提供的發(fā)光部件，所述發(fā)光部件具有多個勢壘層和多個阱層，在所述勢壘層之間提供每個所述阱層；以及 在所述發(fā)光部件上提供的P-型半導(dǎo)體層，所述P-型半導(dǎo)體層包括氮化物半導(dǎo)體并且包含Mg、Zn和C中的至少一種。
6.一種氮化物半導(dǎo)體器件包括 在AlN緩沖層上形成的功能層，所述AlN緩沖層在硅襯底上形成，所述功能層包括 多個低濃度部件，包括氮化物半導(dǎo)體并具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度的；以及多個高濃度部件，具有不小于5 X IO18cnT3的Si濃度，所述低濃度部件與所述高濃度部件交替層疊， 每個所述高濃度部件的厚度小于每個所述低濃度部件的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的器件，其中 每個所述高濃度部件的所述厚度不小于0. I納米并且不大于50納米。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的器件，還包括 在所述AlN緩沖層之上并且在所述功能層之下形成的層疊基礎(chǔ)層， 所述層疊基礎(chǔ)層包括多個AlN基礎(chǔ)層和與所述AlN基礎(chǔ)層交替層疊的多個GaN基礎(chǔ)層；以及所述多個GaN基礎(chǔ)層中最靠近所述硅襯底的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層包括 第一部分，具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度； 第二部分，具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度；以及 在所述第一部分和所述第二部分之間提供第三部分，所述第三部分具有不小于5X IO18Cm-3的Si濃度并且具有比所述第一部分的厚度和所述第二部分的厚度的總和小的厚度。
9.一種氮化物半導(dǎo)體晶片包括 娃襯底； 在所述硅襯底上提供的AlN緩沖層； 在所述AlN緩沖層上提供的層疊基礎(chǔ)層，所述層疊基礎(chǔ)層包括多個AlN基礎(chǔ)層和與所述AlN基礎(chǔ)層交替層疊的多個GaN基礎(chǔ)層；以及功能層，包括 在所述層疊基礎(chǔ)層上提供的低濃度部件，所述低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度；以及 在所述低濃度部件上提供的高濃度部件，所述高濃度部件具有不小于5 X IO18CnT3的Si濃度， 所述多個GaN基礎(chǔ)層中最靠近所述硅襯底的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層包括 具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度的第一部分； 具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度的第二部分；以及 在所述第一部分和所述第二部分之間提供的第三部分，所述第三部分具有不小于5X IO18Cm-3的Si濃度并且具有比所述第一部分的厚度和所述第二部分的厚度的總和小的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的晶片，其中 所述第三部分的厚度不小于0. I納米并且不大于50納米。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的晶片，其中 除了所述多個GaN基礎(chǔ)層中的所述襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層外，所有的GaN基礎(chǔ)層都具有小于5X IO18CnT3的Si濃度
12.根據(jù)權(quán)利要求9的晶片，其中 所述高濃度部件的厚度不小于I. 5微米并且不大于4微米。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的晶片，其中 所述功能層還包括 在所述高濃度部件上提供的發(fā)光部件，所述發(fā)光部件具有多個勢壘層和多個阱層，在所述勢壘層之間提供每個所述阱層；以及 在所述發(fā)光部件上提供P-型半導(dǎo)體層，所述P-型半導(dǎo)體層包括氮化物半導(dǎo)體并且包含Mg、Zn和C中的至少一種。
14.一種氮化物半導(dǎo)體晶片包括 娃襯底； 在所述硅襯底上提供的AlN緩沖層；以及 在所述AlN緩沖層上提供的功能層，所述功能層包括 多個低濃度部件，所述低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度；以及 多個高濃度部件，具有不小于5 X IO18cnT3的Si濃度，所述低濃度部件與所述高濃度部件交替層疊 每個所述高濃度部件的厚度小于每個所述低濃度部件的厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的晶片，其中 每個所述高濃度部件的厚度不小于0. I納米并且不大于50納米。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的晶片，還包括 在所述AlN緩沖層之上并且在所述功能層之下形成的層疊基礎(chǔ)層， 所述層疊基礎(chǔ)層包括多個AlN基礎(chǔ)層和與所述AlN基礎(chǔ)層交替層疊的多個GaN基礎(chǔ)層；以及 所述多個GaN基礎(chǔ)層中最靠近所述硅襯底的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層包括 第一部分，具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度； 第二部分，具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度；以及 在所述第一部分和所述第二部分之間提供第三部分，所述第三部分具有不小于5X IO18Cm-3的Si濃度并且具有比所述第一部分的厚度和所述第二部分的厚度的總和小的厚度。
17.一種用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法，所述方法包括 通過在硅襯底上提供的在AlN緩沖層上交替層疊多個AlN基礎(chǔ)層和多個GaN基礎(chǔ)層形成層疊基礎(chǔ)層；以及 通過在所述層疊基礎(chǔ)層上形成低濃度部件并且在所述低濃度部件上形成高濃度部件而形成功能層，所述低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度，所述高濃度部件具有不小于5 X IO18cnT3的Si濃度， 在所述多個GaN基礎(chǔ)層中最靠近所述硅襯底的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層的形成中，形成所述層疊基礎(chǔ)層包括形成 第一部分，具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度； 第二部分，具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度；以及 在所述第一部分和所述第二部分之間提供第三部分，所述第三部分具有不小于5X IO18Cm-3的Si濃度并且具有比所述第一部分的厚度和所述第二部分的厚度的總和小的厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中 所述第三部分的厚度不小于0. I納米并且不大于50納米。
19.一種用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法，所述方法包括 在硅襯底上形成的AlN緩沖層上形成功能層， 形成所述功能層包括多次重復(fù)這樣的工藝，所述工藝包括 形成低濃度部件，所述低濃度部件包括氮化物半導(dǎo)體并且具有小于5 X IO18CnT3的Si濃度；以及 形成高濃度部件，所述高濃度部件具有不小于5 X IO18cnT3的Si濃度，每個所述高濃度部件的厚度小于每個所述低濃度部件的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中每個所述高濃度部件的厚度不小于0. I納米并且不大于50納米。
全文摘要
本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體器件、氮化物半導(dǎo)體晶片以及用于制造氮化物半導(dǎo)體層的方法。根據(jù)一個實施例，一種氮化物半導(dǎo)體器件包括層疊基礎(chǔ)層和功能層。在AlN緩沖層上形成所述層疊基礎(chǔ)層，所述AlN緩沖層在硅襯底上形成。所述層疊基礎(chǔ)層包括交替層疊的AlN基礎(chǔ)層和GaN基礎(chǔ)層。所述功能層包括低濃度部件和在所述低濃度部件上提供的高濃度部件。在多個GaN基礎(chǔ)層中最靠近硅襯底的襯底側(cè)GaN基礎(chǔ)層包括第一和第二部分，以及在所述第一和所述第二部分之間提供的第三部分。所述第三部分具有不小于5×1018cm-3的Si濃度并且具有比所述第一和所述第二部分的厚度的總和小的厚度。
文檔編號H01L33/02GK102790147SQ201210017269
公開日2012年11月21日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者佐藤泰輔, 布上真也, 杉山直治, 洪洪, 鹽田倫也, 黃鐘日 申請人:株式會社 東芝