[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

说明书

相关申请交叉引用

本申请基于并主张2012年9月26日提交的编号为2012-212884的日本专利申请的优先权益；该申请的全部内容在此纳入作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及氮化物半导体晶片、氮化物半导体器件，以及制造氮化物半导体晶片的方法。

背景技术

存在其中包括氮化物半导体的半导体层在硅衬底上形成的氮化物半导体晶片。氮化物半导体晶片用于制造例如发光二极管（LED）、高速电子设备或功率器件。氮化物半导体晶片的问题是：由于硅衬底热膨胀系数与半导体层热膨胀系数之间存在差异，因此在制造过程中易于出现开裂。存在一种通过对氮化物半导体层施加压缩应力而抑制开裂出现的方法。但是，对氮化物半导体层施加压缩应力使得难以减少穿透错位。

发明内容

根据一个实施例，氮化物半导体晶片包括硅衬底、层叠的多层单元、含硅单元和上层单元。硅衬底具有主表面。层叠的多层单元在主表面上提供。层叠的多层单元包括沿垂直于主表面的层叠方向层叠的N个缓冲层。缓冲层包括氮化物半导体。N不小于2且不大于9。缓冲层包括第i个缓冲层（i是大于等于1且小于N的整数）和在第i缓冲层上提供的第(i+1)缓冲层。第i缓冲层在平行于主表面的第一方向上具有第i晶格长度Wi。第(i+1)缓冲层在第一方向上具有第(i+1)晶格长度W(i+1)。所有缓冲层满足关系(W(i+1)-Wi)/Wi≤0.008。含硅单元在层叠的多层单元上提供并包含硅。上层单元在含硅单元上提供并包括氮化物半导体。

根据另一实施例，氮化物半导体器件包括层叠的多层单元、含硅单元、上缓冲层和功能层。层叠的多层单元在硅衬底的主表面上形成。层叠的多层单元包括沿垂直于主表面的层叠方向层叠的N个缓冲层。缓冲层包括氮化物半导体。N不小于2且不大于9。缓冲层包括第i缓冲层（i是大于等于1且小于N的整数）和在第i缓冲层上提供的第(i+1)缓冲层。第i缓冲层在平行于主表面的第一方向上具有第i晶格长度Wi。第(i+1)缓冲层在第一方向上具有第(i+1)晶格长度W(i+1)。所有缓冲层满足关系(W(i+1)-Wi)/Wi≤0.008。含硅单元在层叠的多层单元上提供并包含硅。上缓冲层在含硅单元上提供并包括氮化物半导体。功能层在上缓冲层上提供并包括氮化物半导体。功能层包括包含杂质的含杂质层。含杂质层中的杂质浓度高于上缓冲层中的杂质浓度。

根据另一实施例，公开了一种制造氮化物半导体晶片的方法。所述方法可以包括在硅衬底的主表面上形成层叠的多层单元。层叠的多层单元包括沿垂直于主表面的层叠方向层叠的N个缓冲层。缓冲层包括氮化物半导体。N不小于2且不大于9。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缓冲层在平行于主表面的第一方向上具有第i晶格长度Wi。第(i+1)缓冲层在第一方向上具有第(i+1)晶格长度W(i+1)。所有缓冲层满足关系(W(i+1)-Wi)/Wi≤0.008。所述方法可以包括在层叠的多层单元上形成包含硅的含硅单元。此外，所述方法可以包括在含硅单元上形成包括氮化物半导体的上层单元。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的氮化物半导体晶片的示意性截面图；

图2是示出根据第一实施例的氮化物半导体晶片的特性的倒易晶格空间绘图；

图3是示出参考实例的特性的倒易晶格空间绘图；

图4A至图4D是示出根据第一实施例的氮化物半导体晶片的一部分的电子显微镜图像；

图5是示出根据第一实施例的氮化物半导体晶片的特性的表；

图6是示出根据第一实施例的氮化物半导体晶片的特性的图形；

图7是示出根据第一实施例的氮化物半导体晶片的特性的表；

图8是示出根据第一实施例的氮化物半导体晶片的特性的图形；

图9是示出根据第一实施例的氮化物半导体晶片的特性的图形；

图10是示出根据第一实施例的氮化物半导体晶片的特性的图形；

图11是示出根据第一实施例的备选氮化物半导体晶片的示意性截面图；

图12是示出根据第一实施例的备选氮化物半导体晶片的示意性截面图；

图13是示出根据第一实施例的备选氮化物半导体晶片的一部分的示意性截面图；

图14是示出根据第一实施例的备选氮化物半导体晶片的一部分的示意性截面图；

图15是示出根据第一实施例的备选氮化物半导体晶片的特性的图形；