[发明专利]半导体晶片、半导体器件和用于制造氮化物半导体层的方法

权利要求书

1.一种半导体晶片，包括：

具有主表面的衬底；

在所述衬底的所述主表面上提供的AlN的AlN缓冲层；

在所述AlN缓冲层上提供的基础层，所述基础层包括包含Al和Ga的氮化物半导体；

在所述基础层上提供的第一高Ga成分层，所述第一高Ga成分层包括包含Ga的氮化物半导体；

在所述第一高Ga成分层上提供的高Al成分层，所述高Al成分层包括包含Al的氮化物半导体，所述高Al成分层的Ga成分比率低于所述第一高Ga成分层的Ga成分比率；

在所述高Al成分层上提供的低Al成分层，所述低Al成分层包括包含Al和Ga的氮化物半导体，所述低Al成分层的Ga成分比率低于所述第一高Ga成分层的所述Ga成分比率，所述低Al成分层的Al成分比率低于所述高Al成分层的Al成分比率；

在所述低Al成分层上提供的中间单元，所述中间单元的从Si、Mg和B中选择的一种的杂质的浓度高于所述高Al成分层的所述杂质的浓度和所述低Al成分层的所述杂质的浓度；以及

在所述中间单元上提供的第二高Ga成分层，所述第二高Ga成分层包括包含Ga的所述氮化物半导体，所述第二高Ga成分层的Ga成分比率高于所述低Al成分层的所述Ga成分比率，

所述第一高Ga成分层具有第一拉伸应变，所述第二高Ga成分层具有大于所述第一拉伸应变的第二拉伸应变，或者

所述第一高Ga成分层具有第一压缩应变，所述第二高Ga成分层具有小于所述第一压缩应变的第二压缩应变。

2.一种半导体晶片，包括：

具有主表面的衬底；

在所述衬底的所述主表面上提供的AlN的AlN缓冲层；

在所述AlN缓冲层上提供的基础层，所述基础层包括包含Al和Ga的氮化物半导体；

在所述基础层上提供的第一高Ga成分层，所述第一高Ga成分层包括包含Ga的氮化物半导体；

在所述第一高Ga成分层上提供的高Al成分层，所述高Al成分层包括包含Al的氮化物半导体，所述高Al成分层的Ga成分比率低于所述第一高Ga成分层的Ga成分比率；

在所述高Al成分层上提供的低Al成分层，所述低Al成分层包括包含Al和Ga的氮化物半导体，所述低Al成分层的Ga成分比率低于所述第一高Ga成分层的所述Ga成分比率，所述低Al成分层的Al成分比率低于所述高Al成分层的Al成分比率；

在所述低Al成分层上提供的中间单元，所述中间单元的从Si、Mg和B中选择的一种的杂质的浓度高于所述高Al成分层的所述杂质的浓度和所述低Al成分层的所述杂质的浓度；以及

在所述中间单元上提供的第二高Ga成分层，所述第二高Ga成分层包括包含Ga的氮化物半导体，所述第二高Ga成分层的Ga成分比率高于所述低Al成分层的所述Ga成分比率，

所述第二高Ga成分层具有压缩应变，并且

所述第二高Ga成分层具有拉伸应变。

3.根据权利要求1的半导体晶片，其中所述衬底的热膨胀系数小于所述氮化物半导体的热膨胀系数。

4.根据权利要求1的半导体晶片，其中所述高Al成分层的拉伸应变大于所述第二高Ga成分层的所述拉伸应变。

5.根据权利要求1的半导体晶片，其中与所述高Al成分层的所述主表面平行的第一轴的晶格间距和与所述高Al成分层具有相同成分的氮化物半导体的所述第一轴的无应变晶格间距之间的差为以无应变晶格间距为基准的不小于0.6%且不大于1.4%。

6.根据权利要求1的半导体晶片，其中所述第一高Ga成分层具有压缩应变。

7.根据权利要求1的半导体晶片，其中所述高Al成分层的所述杂质的浓度和所述低Al成分层的所述杂质的浓度不大于1×10¹⁸cm^-3。

8.根据权利要求1的半导体晶片，其中所述中间单元的厚度薄于所述高Al成分层的厚度。

9.根据权利要求1的半导体晶片，其中不连续地提供所述中间单元。

10.根据权利要求1的半导体晶片，其中所述中间单元的厚度不小于0.2原子层且不大于3纳米。

11.根据权利要求1的半导体晶片，其中所述中间单元包括从SiN、MgN和BN中选择的一种。