氮化镓基半导体外延器件制造技术

一种氮化镓基半导体外延器件，由下而上依序包含基板、第一氮化镓外延层、缓冲层及第二氮化镓外延层，其中，基板为具有晶种层的基板、第一氮化镓外延层为五三比(V/III ratio)氮化镓外延层、缓冲层的五三比参数由大至小缓变的缓冲层，以及第二氮化镓外延层为五三比(V/III ratio)氮化镓外延层，据此氮化镓基半导体外延器件利用不同五三比氮化镓外延层及五三比参数由大至小缓变的缓冲层来达到高晶格质量及具有平整表面，进儿可以成长不同的氮化镓基外延结构。

GaN-based Semiconductor Epitaxy Devices

【技术实现步骤摘要】
氮化镓基半导体外延器件
本技术关于一种氮化镓半导体器件
，特别是关于具有五三比参数由大至小缓变所构成的缓变缓冲层的氮化镓基半导体外延器件。
技术介绍
氮化镓材料在多个领域的应用，已愈来愈广泛，然而氮化镓的外延质量要求也愈来愈严格，在氮化镓的外延技术上存在的缺陷在于，在外延条件中，五三比例为一个重要的参数，利用调变此参数可以得到完全不一样的外延结果。在高五三比的条件下，会带来较高的外延晶格质量，但是所形成的氮化镓的外延晶格表面非常粗糙；反之，若是在低五三比的条件下，虽然氮化镓的外延晶格质量较差，但是却可以得到平整的氮化镓的外延晶格表面。然而，对于个各个领域的应用上来说，具有良好的外延晶格质量和平整的表面对于氮化镓外延结构都一样的重要，因此必需要要提出一种技术方案来解决上述的缺陷，而可以得到一个具有好的晶格质量及平整表面的氮化镓外延结构。
技术实现思路
根据现有技术中所揭露的问题，本技术主要是利用氮化镓五三比缓变缓冲层来形成氮化镓基半导体外延器件，同时可以保有高的外延晶格质量以及氮化镓的外延晶格表面平整的优点。本技术的另一目的在于，在氮化镓基半导体外延器件中设置高五三比的氮化镓外延层，以此层可以提供良好的晶格质量为特性，当作基底使得后续外延具有高质量晶格特性。本技术的再一目的在于，在氮化镓基半导体外延器件设置低五三比的氮化镓外延层，以此层可以得到平整表面的氮化镓外延层。根据上述目的，本技术提供一种氮化镓基半导体外延器件，由下而上依序包含基板、第一氮化镓外延层、缓冲层及第二氮化镓外延层，其中，基板为具有晶种层的基板、第一氮化镓外延层为高五三比(V/IIIratio)氮化镓外延层、缓冲层的五三比参数由大至小缓变的缓冲层，以及第二氮化镓外延层为小五三比(V/IIIratio)氮化镓外延层，据此氮化镓基半导体外延器件利用不同五三比氮化镓外延层及五三比参数由大至小缓变的缓冲层，来达到高晶格质量及具有平整表面，进儿可以成长不同的氮化镓基外延结构。附图说明图1-图3是根据本技术所揭露的技术，表示形成氮化镓基半导体外延器件的步骤示意图。图4是根据本技术所揭露的技术，氮化镓基半导体外延器件的步骤流程图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术特征及优点，能更为相关
人员所了解，并得以实施本技术，在此配合所附的图式、具体阐明本技术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，为表达与本技术特征有关的示意，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
技术实现思路
，亦不再加以陈述。首先请参考图1至图3。图1至图3是表示形成氮化镓基半导体外延器件的步骤示意图。在图1中，利用一般外延技术，先提供基板10，在本技术中，基板10为具有晶种层(nucleationlayer)的基板，例如具有氮化铝晶种的蓝宝石(sapphire)基板、具有氮化镓晶种的蓝宝石基板、具有氮化铝晶种的硅(Si)基板或是具有氮化铝晶种的碳化硅(SiC)基板，其中具有氮化镓晶种的蓝宝石基板为低温长的氮化镓晶种的蓝宝石基板，其成长温度范围为500℃-900℃。接着，在基板10上成长第一氮化家外延层20，此第一氮化镓外延层20为高五三比(V/IIIratio)氮化镓外延层，其中五三比为R1＝100-1000，其特性为具有良好的晶格质量，使得后续所形成的外延结构都可以拥有此高质量的晶格特性。在本技术中，第一氮化镓外延层20的厚度为500nm-1500nm。接着，请参考图2。以图1所形成的结构为基底，成长以氮化镓五三比缓变的缓冲层30，此缓冲层30的外延参数随时一直在变化，而第一氮化镓外延层20的五三比(R1)大于第二氮化镓外延层40的五三比(R2)，因此从缓变层30的底层开始由大至小向上缓变，其中缓冲层30的厚度范围为200nm-2000nm。接下来请参考图3。于图2所形成的结构上再堆栈第二氮化镓外延层40，其中第二氮化镓外延层40为小五三比氮化镓外延层，其中五三比为R2＝40-200，而小五三比氮化镓外延层40的特性则是具有平整表面，此外，根据上述图1至图3，本技术还提供了形成氮化镓基半导外延器件的步骤流程图。步骤50，提供基板，其中基板为具有晶种层的基板。步骤52，在基板上成长第一氮化镓外延层，其中第一氮化镓外延层为高五三比氮化镓外延层。步骤54，在第一氮化镓外延层上成长以氮化镓五三比缓变的缓冲层，在此步骤中氮化镓五三比缓变的缓冲层中的五三比参数是从底层到上层、由大五三比参数缓变至小五三比参数的缓冲层。步骤56，于缓冲层上形成第二氮化镓外延结构，其中第二氮化镓外延层为小五三比氮化镓外延层。上述各层的结构及功能于图1至图3已经揭露就不再多加陈述。因此，根据以上所述，本技术利用大五三比氮化镓外延层(第一氮化镓外延层)20及小五三比氮化镓外延层(第二氮化镓外延层)40可以形成同时拥有高晶格质量及平整表面形态的氮化镓基半导外延器件，此外，进一步的可以于图3所形成的氮化镓基半导外延器件上堆栈所需要的外延结构例如高电子迁移率晶体管(HEMT,highelectronmobilitytransistor)、发光二极管(LED,lightemittingdiode)或是激光二极管(LD,laserdiode)使得后续所形成的半导体器件具有良好的可靠度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓基半导体外延器件，其特征在于，包含:基板；第一氮化镓外延层，所述第一氮化镓外延层设置在所述基板上；缓冲层，所述缓冲层设置在所述第一氮化镓外延层上，其中所述缓冲层为具有五三比参数由大至小缓变的缓冲层；以及第二氮化镓外延层，所述第二氮化镓外延层设置在所述缓冲层上。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基半导体外延器件，其特征在于，包含:基板；第一氮化镓外延层，所述第一氮化镓外延层设置在所述基板上；缓冲层，所述缓冲层设置在所述第一氮化镓外延层上，其中所述缓冲层为具有五三比参数由大至小缓变的缓冲层；以及第二氮化镓外延层，所述第二氮化镓外延层设置在所述缓冲层上。2.如权利要求1所述的氮化镓基半导体外延器件，其特征在于，所述基板为具有晶种层的基板。3.如权利要求2所述的氮化镓基半导体外延器件，其特征在于，所述具有晶种层的基板可以是具有氮化铝晶种的蓝宝石基板、具有氮化镓晶种的蓝宝石基板、具有氮化铝晶种的硅基板或是具有氮化铝晶种的碳化硅基板。4.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦良，大藤彻，谢明达，
申请(专利权)人：捷苙科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：中国台湾,71