氮化物半导体器件、氮化物半导体晶片和形成氮化物半导体层的方法技术

技术编号:15398194 阅读:230 留言:0更新日期:2017-05-22 13:53
本发明专利技术涉及氮化物半导体器件、氮化物半导体晶片和形成氮化物半导体层的方法。根据一个实施例,一种氮化物半导体器件包括层叠体和功能层。所述层叠体包括由Al

Nitride semiconductor device, nitride semiconductor wafer and method for forming nitride semiconductor layer

The invention relates to a nitride semiconductor device, a nitride semiconductor wafer, and a method of forming a nitride semiconductor layer. According to one embodiment, a nitride semiconductor device includes a laminate and a functional layer. The laminate comprises a Al

【技术实现步骤摘要】
氮化物半导体器件、氮化物半导体晶片和形成氮化物半导体层的方法相关申请的交叉参考本申请基于并主张2012年11月21日提交的编号为2012-255290的先前日本专利申请的优先权益,该申请的内容在此全部引用作为参考。
本专利技术一般地涉及氮化物半导体器件、氮化物半导体晶片和形成氮化物半导体层的方法。
技术介绍
作为使用氮化物半导体的半导体发光器件的实例,发光二极管(LED)例如用于显示设备、照明等。使用氮化物半导体的电子器件用于高速电子设备和电源设备。为了在此类氮化物半导体器件中提供高性能,减少氮化物半导体层内的缺陷非常重要。需要一种技术来制造具有极少位错的氮化物半导体晶体。
技术实现思路
根据一个实施例,一种氮化物半导体器件包括层叠体和功能层。层叠体包括由AlxGa1-xN(0<x≤1)构成的AlGaN层、第一含Si层、第一GaN层、第二含Si层和第二GaN层。第一含Si层与AlGaN层的上表面接触。第一含Si层包含浓度不小于7×1019/cm3且不大于4×1020/cm3的Si。第一GaN层在第一含Si层上提供。第一GaN层包括突出,所述突出具有相对于上表面倾斜的倾斜表面。第二含Si层在第一GaN层上提供。第二含Si层包含Si。第二GaN层在第二含Si层上提供。功能层在层叠体上提供。功能层包括氮化物半导体。根据一个实施例,一种氮化物半导体晶片包括衬底、缓冲层和层叠体。缓冲层在衬底上提供。缓冲层包括氮化物半导体。层叠体在缓冲层上提供。层叠体包括由AlxGa1-xN(0<x≤1)构成的AlGaN层、第一含Si层、第一GaN层、第二含Si层和第二GaN层。第一含Si层与AlGaN层的上表面接触。第一含Si层包含浓度不小于7×1019/cm3且不大于4×1020/cm3的Si。第一GaN层在第一含Si层上提供。第一GaN层包括突出,所述突出具有相对于上表面倾斜的倾斜表面。第二含Si层在第一GaN层上提供。第二含Si层包含Si。第二GaN层在第二含Si层上提供。根据一个实施例,提供一种形成氮化物半导体层的方法。所述方法可以包括在衬底上提供的缓冲层上形成由AlxGa1-xN(0<x≤1)构成的AlGaN层,缓冲层包括氮化物半导体。所述方法可以包括形成与AlGaN层的上表面接触的第一含Si层,第一含Si层包含浓度不小于7×1019/cm3且不大于4×1020/cm3的Si。所述方法可以包括在第一含Si层上形成第一GaN层,第一GaN层包括具有相对于该上表面倾斜的倾斜表面的突出。所述方法可以包括在第一GaN层上形成包含Si的第二含Si层。所述方法可以包括在第二含Si层上形成第二GaN层。附图说明图1是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的示意性截面图;图2是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的一部分的示意性截面图;图3A和图3B示出根据第一实施例的氮化物半导体器件;图4A至图4D示出根据第一实施例的氮化物半导体器件;图5A至图5F是样品的示意性截面图;图6A至图6F是样品的截面扫描电子显微镜图像;图7是示出样品的位错密度测量结果的图形;图8A至图8C是示出根据实施例的氮化物半导体器件的示意图;图9A至图9C是示出根据实施例的氮化物半导体器件的电子显微镜相片;图10A至图10D是示出氮化物半导体器件的特性的图形;图11是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的特性的图形;图12是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的特性的图形;图13A和图13B是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的特性的图形;图14是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的特性的图形;图15A和图15B是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的特性的图形;图16是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的特性的图形;图17是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的图形;图18A和图18B是示出参考实例的氮化物半导体器件的图形;图19是示出根据第一实施例的另一氮化物半导体器件的示意性截面图;图20是示出根据第二实施例的氮化物半导体器件的示意性截面图;图21是示出根据实施例的氮化物半导体器件的示意性截面图;图22是示出根据实施例的氮化物半导体器件的示意性截面图;图23是示出根据实施例的另一氮化物半导体器件的示意性截面图;图24是示出根据实施例的氮化物半导体器件的示意性截面图;以及图25是示出根据第三实施例形成氮化物半导体层的方法的流程图。具体实施方式下面将参考附图描述各种实施例。所述附图是示意性或概念性附图;各部分的厚度和宽度之间的关系、各部分之间的大小比例等并不一定与它们的实际值相同。进一步地,所示的尺寸和/或比例可以在不同的附图之间有所不同,即使对于相同的部分也是如此。在本申请的附图和说明书中,与参考上述附图描述的组件类似的组件使用相同的参考标号标示,详细描述适当地进行省略。第一实施例该实施例涉及氮化物半导体器件和氮化物半导体晶片。根据该实施例的氮化物半导体器件包括诸如半导体发光器件、半导体光接收器件、电子器件等之类的半导体器件。半导体发光器件例如包括发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等。半导体光接收器件包括光电二极管(PD)等。电子器件例如包括高电子迁移率晶体管(HEMT)、异质结双极型晶体管(HBT)、场效应晶体管(FET)、肖特基势垒二极管(SBD)等。根据该实施例的氮化物半导体晶片包括根据该实施例的氮化物半导体器件的至少一部分。图1是示出根据第一实施例的氮化物半导体器件的示意性截面图。图1所示的根据该实施例的氮化物半导体器件110包括层叠体50和功能层15。功能层15在层叠体50上提供。在实例中,氮化物半导体器件110进一步包括缓冲层60。缓冲层60包括氮化物半导体。层叠体50在缓冲层60上提供。在实例中,使用AlN缓冲层62作为缓冲层60。在实例中,氮化物半导体器件110进一步包括衬底40。缓冲层60在衬底40与层叠体50之间设置。衬底40例如为硅衬底。例如,使用Si(111)衬底作为衬底40。在硅衬底用作衬底40的情况下,硅衬底的平面取向例如可以是a(11n)(n为整数)平面取向。平面取向例如可以是(100)平面。例如,最好使用具有(110)平面的硅衬底作为衬底40。因此,硅衬底与氮化物半导体层之间的晶格失配小。可使用包括氧化物层的衬底作为衬底40。例如,可使用SOI(绝缘体上硅)衬底作为衬底40。可使用材料的晶格常数不同于功能层15的晶格常数的衬底作为衬底40。可使用材料的热膨胀系数不同于功能层15的热膨胀系数的衬底作为衬底40。例如,可使用从蓝宝石、尖晶石、GaAs、InP、ZnO、Ge、SiGe和SiC中选择的一个的衬底作为衬底40。例如,缓冲层60在衬底40上形成。层叠体50在缓冲层60上形成。功能层15在层叠体50上形成。执行外延生长形成这些层。在该实施例中,衬底40的至少一部分可以在形成每个层之后去除。在该实施例中,缓冲层60的至少一部分可以在形成每个层之后去除。如图1所示,层叠体50包括AlGaN层51a、第一含Si层51s、第一GaN层51g、第二含Si层52s以及第二GaN层52g。AlGaN层51a可以包括AlxGa1-xN(0<x≤1)。AlGaN层51a具有上表面51au。AlGaN层本文档来自技高网...
氮化物半导体器件、氮化物半导体晶片和形成氮化物半导体层的方法

【技术保护点】
一种氮化物半导体器件,包括:层叠体,包括:由Al

【技术特征摘要】
2012.11.21 JP 255290/20121.一种氮化物半导体器件,包括:层叠体,包括:由AlxGa1-xN构成的AlGaN层,其中,0<x≤1,与所述AlGaN层的上表面接触的第一含Si层,所述第一含Si层包含浓度不小于7×1019/cm3且不大于4×1020/cm3的Si,在所述第一含Si层上提供的第一GaN层,所述第一GaN层包括突出,所述突出具有相对于所述上表面倾斜的倾斜表面,在所述第一GaN层上提供的第二含Si层,所述第二含Si层包含Si,以及在所述第二含Si层上提供的第二GaN层,所述第二含Si层的凹凸的凹陷被所述第二GaN层填充;以及在所述层叠体上提供的功能层,所述功能层包括氮化物半导体。2.根据权利要求1的器件,其中所述第一GaN层具有在所述突出内与所述倾斜表面相连的多个第一位错,并且所述第二GaN层内通过所述第二含Si层与所述第一位错连续的位错的数量小于所述多个第一位错的数量。3.根据权利要求1的器件,其中所述突出的高度不小于100nm且不大于1000nm。4.根据权利要求1的器件,其中:所述第一含Si层的上表面包括第一区域和第二区域,所述第一GaN层在所述第一区域上提供,以及所述第二含Si层的一部分接触所述第二区域中的所述第一含Si层。5.根据权利要求1的器件,其中所述层叠体的Si浓度分布具有:具有第一浓度的第一部分,所述第一浓度的Si浓度不小于7×1019/cm3且不大于4×1020/cm3,具有第二浓度的第二部分,所述第二浓度的Si浓度低于所述第一浓度,在所述第一部分与所述第二部分之间提供的第三部分,所述第三部分具有第三浓度,所述第三浓度的Si浓度介于所述第一浓度与所述第二浓度之间,在所述第三部分与所述第二部分之间提供的第四部分,所述第四部分具有第四浓度,所述第四浓度的Si浓度介于所述第三浓度与所述第二浓度之间,在所述第一部分与所述第三部分之间提供的第五部分,所述第五部分的每厚度Si浓度变化高于所述第三部分的每厚度Si浓度变化,在所述第三部分与所述第四部分之间提供的第六部分,所述第六部分的每厚度Si浓度变化高于所述第三部分的每厚度Si浓度变化并且高于所述第四部分的每厚度Si浓度变化,以及在所述第四部分与所述第二部分之间提供的第七部分,所述第七部分的每厚度Si浓度变化高于所述第四部分的每厚度Si浓度变化并且高于所述第二部分的每厚度Si浓度变化。6.根据权利要求5的器件,其中所述第三部分的所述第三浓度不小于3×1018/cm3且不大于5×1019/cm3。7.根据权利要求5的器件,其中:所述第一部分的厚度不小于1nm且不大于200nm,所述第三部分的厚度不小于100nm且不大于1000nm,以及所述第四部分的厚度不小于300nm且不大于2500nm。8.根据权利要求1的器件,进一步包括包含所述氮化物半导体的缓冲层,在所述缓冲层上提供所述层叠体。9.根据权利要求8的器件,进一步包括在所述缓冲层与所述层叠体之间提供的层叠中间层,所述层叠中间层包括:GaN中间层;在所述GaN中间层上提供的AlN中间层;以及在所述AlN中间层上提供的AlGaN中间层。10.根据权利要求8的器件,进一步包括衬底,所述缓冲层被设置在所述衬底与所述层叠体之间。11.根据权利要求10的器件,其中所述衬底为硅衬底。12.一种氮化物半导体器件,包括:层叠体,包括:由AlxGa1-xN构成的AlGaN层,其中,0<x≤1,与所述AlGaN层的上表面接触的第一含Si层,所述第一含Si层包含浓度不小于7×1019/cm3且不大于4×1020/cm3的Si,在所述第一含Si层上提供的第一GaN层,所述第一GaN层包括突出,所述突出具有相对于所述上表面倾斜的倾斜表面,在所述第一GaN层上提供的第二含Si层,所述第二含Si层包含Si,以及在所述第二含Si层上提供的第二GaN层;以及在所述层...

【专利技术属性】
技术研发人员:彦坂年辉原田佳幸吉田学史杉山直治布上真也
申请(专利权)人:株式会社东芝
类型:发明
国别省市:日本,JP

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