[发明专利]氮化物半导体器件、氮化物半导体晶片以及用于制造氮化物半导体层的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2011年5月16日提交的在先的日本专利申请No.2011-109560的优先权，在此引入其整个内容作为参考。

技术领域

这里描述的实施例一般地涉及氮化物半导体器件、氮化物半导体晶片以及用于制造氮化物半导体层的方法。

背景技术

使用氮化物半导体的作为半导体发光器件的发光二极管(LED)已被用于显示装置、照明及类似领域。使用氮化物半导体的电子器件已被用于高频器件和高功率器件。

当在具有极佳规模化生产率的硅(Si)衬底上形成这样的氮化物半导体器件时，因为晶格常数或热膨胀系数的不同，极易产生缺陷和开裂。需要一种在硅衬底上生产高质量晶体的技术。特别是试图在硅衬底上形成厚n-型GaN层时，倾向于产生裂纹。

发明内容

一般地，根据一个实施例，一种氮化物半导体器件包括：层叠基础层和功能层。在AlN缓冲层上形成层叠基础层，所述AlN缓冲层在硅衬底上形成。所述层叠基础层包括多个AlN基础层和与所述AlN基础层交替层叠的多个GaN基础层。所述功能层包括低浓度部件和高浓度部件。在所述层叠基础层上提供低浓度部件。所述低浓度部件包括氮化物半导体并且具有小于1×10¹⁸cm^-3的Si浓度；在所述低浓度部件上提供具有不小于1×10¹⁸cm^-3的Si浓度的高浓度部件。在所述多个GaN基础层中最靠近于硅衬底的衬底侧GaN基础层包括第一部分、第二部分和第三部分。所述第一部分具有小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度，所述第二部分具有小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度。在所述第一部分和所述第二部分之间提供第三部分，所述第三部分具有不小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度并且具有比第一部分的厚度和第二部分的厚度的总和小的厚度。

根据另一个实施例，一种氮化物半导体器件包括：在AlN缓冲层上形成功能层，所述AlN缓冲层在硅衬底上形成，所述功能层包括：多个低浓度部件和多个高浓度部件。所述多个低浓度部件包括氮化物半导体并且具有小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度的。所述多个高浓度部件，具有不小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度。所述低浓度部件与所述高浓度部件交替层叠。每一个所述高浓度部件的厚度小于每个所述低浓度部件的厚度。

根据一个实施例，一种氮化物半导体晶片包括：硅衬底，AlN缓冲层，层叠基础层以及功能层。在所述硅衬底上提供所述AlN缓冲层。在所述AlN缓冲层上提供所述层叠基础层。所述层叠基础层包括多个AlN基础层和与AlN基础层交替层叠的多个GaN基础层。所述基础层包括低浓度部件和高浓度部件。在所述层叠基础层上提供所述低浓度部件。所述低浓度部件包括氮化物半导体并且具有小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度。在所述低浓度部件上提供高浓度部件，以及所述高浓度部件具有不小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度的。所述多个GaN基础层中最靠近所述硅衬底的衬底侧GaN基础层包括：第一部分、第二部分和第三部分。所述第一部分具有小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度，所述第二部分具有小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度。在所述第一部分和所述第二部分之间提供的所述第三部分，所述第三部分具有不小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度并且具有比所述第一部分的厚度和所述第二部分的厚度的总和小的厚度。

根据另一个实施例，一种氮化物半导体晶片包括：硅衬底，AlN缓冲层和功能层。在所述硅衬底上提供所述AlN缓冲层。在所述AlN缓冲层上提供所述功能层。所述功能层包括多个低浓度部件和多个高浓度部件。所述多个低浓度部件包括氮化物半导体并且具有小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度。所述多个高浓度部件具有不小于5×10¹⁸cm^-3的Si浓度。所述低浓度部件与所述高浓度部件交替层叠。每一个高浓度部件的厚度小于每个低浓度部件的厚度。