[发明专利]氮化物半导体晶片、氮化物半导体器件和制造氮化物半导体晶片的方法

权利要求书

1.一种氮化物半导体晶片，包括：

具有主表面的硅衬底；

在所述主表面上提供并包括沿垂直于所述主表面的层叠方向层叠的N个缓冲层的层叠的多层单元，所述缓冲层包括氮化物半导体，N不小于2且不大于9，所述缓冲层包括第i缓冲层（i是大于等于1且小于N的整数）和在所述第i缓冲层上提供的第(i+1)缓冲层，所述第i缓冲层在平行于所述主表面的第一方向上具有第i晶格长度Wi，所述第(i+1)缓冲层在所述第一方向上具有第(i+1)晶格长度W(i+1)，以及所有所述缓冲层满足关系(W(i+1)-Wi)/Wi≤0.008；

在所述层叠的多层单元上提供并包含硅的含硅单元；以及

在所述含硅单元上提供并包括氮化物半导体的上层单元。

2.根据权利要求1的晶片，其中所有所述缓冲层满足关系0.003≤(W(i+1)-Wi)/Wi。

3.根据权利要求1的晶片，其中所述第(i+1)缓冲层与所述第i缓冲层接触。

4.根据权利要求1的晶片，其中

所述缓冲层之一具有平行于所述主表面的第一表面，

所述第一表面为c面，以及

所述第一方向为a轴方向。

5.根据权利要求1的晶片，其中

所述缓冲层包括距离所述硅衬底最近的最下缓冲层，以及距离所述含硅单元最近的最上缓冲层，

所述最下缓冲层包括Al_x1Ga_1-x1N（0<x1≤1），

所述最上缓冲层包括Al_xnGa_1-xnN（0≤xn<x1），以及

在所述最下缓冲层与所述最上缓冲层之间提供的所述第i缓冲层包括Al_xiGa_1-xiN（xn<xi<x1）。

6.根据权利要求5的晶片，其中所述第(i+1)缓冲层中的Al成分比率低于所述第i缓冲层中的Al成分比率。

7.根据权利要求1的晶片，其中所述含硅单元的厚度大于等于0.3个原子层且小于等于2.0个原子层。

8.根据权利要求1的晶片，其中所述含硅单元中的硅浓度大于等于6.2×10¹⁹原子/cm³且小于等于4.0×10²⁰原子/cm³。

9.根据权利要求1的晶片，其中

所述上层单元包括

在所述含硅单元上提供并包括氮化物半导体的上缓冲层，以及

在所述上缓冲层上提供并包括氮化物半导体的功能层，

所述功能层包括包含杂质的含杂质层，以及

所述含杂质层中的杂质浓度高于所述上缓冲层中的杂质浓度。

10.根据权利要求9的晶片，其中所述上缓冲层包括Al_x0Ga_1-x0N（0≤x0<1）。

11.根据权利要求9的晶片，其中所述功能层包括

在所述上缓冲层上提供的第一导电类型的第一半导体层，

在所述第一半导体层上提供的发光层，以及

在所述发光层上提供的第二导电类型的第二半导体层。

12.根据权利要求11的晶片，其中

所述发光层包括多个势垒层和在所述势垒层之间提供的阱层，以及

所述势垒层的带隙能大于所述阱层的带隙能。

13.根据权利要求11的晶片，其中

所述功能层进一步包括在所述第一半导体层与所述发光层之间提供的层叠单元，

所述层叠单元包括多个高带隙能层和在所述高带隙能层之间提供的低带隙能层，以及

所述低带隙能层的带隙能低于所述高带隙能层的带隙能。

14.根据权利要求9的晶片，其中所述上层单元进一步包括在所述上缓冲层与所述功能层之间提供的中间层，

所述中间层包括

包括含Al的氮化物半导体的第一层，以及

在所述第一层上提供并包括氮化物半导体的第二层，

所述第二层的Al成分比率低于所述第一层的Al成分。