[发明专利]氮化物半导体元件和氮化物半导体晶片

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2012年3月8日提交的在先日本专利申请No.2012-052342并要求享有其优先权权益；其全部内容以参考的方式并入本文中。

技术领域

本文所述的实施例总体上涉及一种氮化物半导体元件和一种氮化物半导体晶片。

背景技术

发光二极管（LED）（例如）用于显示装置、照明等，所述发光二级管是使用氮化物半导体的半导体发光元件的实例。使用氮化物半导体的电子器件用于高速电子器件和功率器件中。

在极为适合于大规模生产的硅衬底上形成这样的氮化物半导体元件的情况下，由于在晶格常数与热膨胀系数中的差异，易于出现缺陷和裂纹。特别希望获得用以在硅等的衬底上构造具有极少裂纹的高质量晶体的技术。

附图说明

图1A到1D是示出根据第一实施例的氮化物半导体元件的结构的示意图；

图2A到2D是示出氮化物半导体元件的特性的示图；

图3A到3D是示出根据第一实施例的另一个氮化物半导体元件的结构的示意图；

图4是示出氮化物半导体元件的特性的曲线图；

图5A到5D是示出氮化物半导体元件的特性的显微图；

图6A到6D是示出氮化物半导体元件的X射线衍射测量的结果的示意图；

图7是示出氮化物半导体的位错密度的曲线图；

图8A到8D是示出氮化物半导体元件的结构的示意图；

图9A到9D是示出根据第二实施例的氮化物半导体晶片的结构的示意图；

图10A到10D是示出根据第二实施例的另一个氮化物半导体晶片的结构的示意图；以及

图11A到11J是示出根据实施例的氮化物半导体晶片的结构的示意图。

具体实施方式

根据一个实施例，氮化物半导体元件包括基础层、功能层和堆叠体。基础层包括AlN缓冲层。基础层具有主表面。功能层包括氮化物半导体。在主表面与功能层之间提供堆叠体。堆叠体包括第一堆叠中间层。第一堆叠中间层包括第一GaN中间层、Al_x1Ga_1-x1N(0<x1≤1)的第一高Al成分层和Al_y1Ga_1-y1N(0<y1<1且y1<x1)的第一低Al成分层。在基础层上提供第一GaN中间层。在第一GaN中间层上提供第一高Al成分层。在第一高Al成分层上提供第一低Al成分层。将压缩应变施加在第一低Al成分层上。无应变的GaN具有沿着平行于主表面的第一轴的第一晶格间距。在无应变时Al_x1Ga_1-x1N(0<x1≤1)具有沿第一轴的第二晶格间距。第一高Al成分层具有沿第一轴的第三晶格间距。第一低Al成分层的Al成分比不大于在第一晶格间距与第三晶格间距之间的差的绝对值和在第一晶格间距与第二晶格间距之间的差的绝对值的比。

根据另一个实施例，氮化物半导体晶片包括衬底、基础层和堆叠体。衬底具有主表面。基础层提供在主表面上且包括AlN缓冲层。堆叠体提供在基础层上。堆叠体包括第一堆叠中间层。第一堆叠中间层包括第一GaN中间层、Al_x1Ga_1-x1N(0<x1≤1)的第一高Al成分层和Al_y1Ga_1-y1N(0<y1<1且y1<x1)的第一低Al成分层。在基础层上提供第一GaN中间层。在第一GaN中间层上提供第一高Al成分层。在第一高Al成分层上提供第一低Al成分层。将压缩应变施加在第一低Al成分层上。无应变的GaN具有沿着平行于主表面的第一轴的第一晶格间距。在无应变时Al_x1Ga_1-x1N(0<x1≤1)具有沿第一轴的第二晶格间距。第一高Al成分层具有沿第一轴的第三晶格间距。第一低Al成分层的Al成分比不大于在第一晶格间距与第三晶格间距之间的差的绝对值和在第一晶格间距与第二晶格间距之间的差的绝对值的比。

下文中将参考附图来说明多个实施例。

附图是示意性或概念性的；并且在部分的厚度与宽度之间的关系、在部分之间的尺寸的比例等不必须与其实际值相同。此外，即使对于相同的部分，在附图之间也可以不同地示出尺寸和/或比例。

在本申请的附图和说明书中，以相似的附图标号来标记与针对以上附图而描述的那些部件类似的部件，并适当地省略其详细说明。

第一实施例