TW201413951A - 半導體設備 - Google Patents
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Abstract
一種半導體設備包括：一基材；一緩衝層，係形成在該基材上；一應變層超晶格緩衝層，係形成在該緩衝層上；一電子輸送層，係由一半導體材料形成在該應變層超晶格緩衝層上；及一電子供應層，係由一半導體材料形成在該電子輸送層上；該應變層超晶格緩衝層係包括AlN之多數第一晶格層及包括GaN之多數第二晶格層之一交替堆疊體；該應變層超晶格緩衝層係摻雜選自於Fe、Mg及C之一、或二或二以上雜質。
Description
在此說明之實施例係有關於半導體設備。
例如GaN、AlN及InN之氮化物半導體，及其混合結晶具有寬能帶間隙且被使用在例如高功率電子裝置或短波長發射裝置之裝置中。對於場效電晶體(FET)，特別是高電子遷移率電晶體(HEMT)，該等裝置之高功率裝置已有技術發展(例如，日本專利第2002-359256號公報)。這些氮化物半導體HEMT被使用在例如高功率及高效率放大器與高功率開關裝置之裝置中。
在一氮化物半導體HEMT中，一氮化鋁鎵/氮化鎵(AlGaN/GaN)異質結構係設置在一基材上，且該GaN層作為一電子輸送層。所使用之基材係例如藍寶石、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)及矽(Si)。
GaN係一具有高飽和電子速度及寬能帶間隙之氮化物半導體，且具有高耐受電壓特性，因此展現極佳之電子特性。此外，因為該GaN結晶是一纖鋅礦結構，該結
晶在平行於c軸之(0001)方向上具有一極性。在一AlGaN/GaN異質結構中，由於在AlGaN與GaN之間之晶格應變，故在該AlGaN層中產生壓電極化。因此，一二維電子氣體(2DEG)係在界面附近形成有一高濃度，且提供一通道。如此，GaN HEMT有希望使用在高頻及高功率裝置中。
氮化物半導體HEMT之成本可藉由使用便宜且大之矽基材來減少。使用該等基材可便宜地供應氮化物半導體HEMT。矽基材具有導電性。因此，一矽基材之使用涉及一形成在該矽基材上之具有高絕緣性之氮化物層。例如一電子輸送層之氮化物半導體層係形成在這氮化物膜上。
但是，由於在矽與該等氮化物之間之晶格常數及熱膨脹係數的差，在該等基材及該等氮化物半導體層中會產生翹曲及裂縫，且難以形成一具有高絕緣性之厚氮化物層。因此，在一垂直方向上確保耐受電壓，即，在該基材之厚度方向上確保足夠之耐受電壓是困難的。
多數GaN薄膜及多數AlN薄膜形成一週期交替結構之一應變層超晶格(SLS)緩衝層係可在一矽基材上形成具有大厚度之氮化物層同時減少翹曲及裂縫產生之一手段(例如，日本專利第2012-23314與2007-67077號公報)。
在一SLS緩衝層中，多數GaN薄膜及多數AlN薄膜形成具有不大於臨界膜厚度之膜厚度的應變層超晶格，以便減少由於不同晶格常數在膜製造時產生裂縫。
因此，氮化物層可形成有大厚度。此外，一SLS
緩衝層包括在該SLS緩衝層之膜內之大加壓應變以消除在冷卻程序時在膜製造時在全部氮化物層中產生之強加壓應變，因此減少翹曲及裂縫之產生。依此方式，形成一SLS緩衝層可以有效大厚度形成具有寬能帶間隙及高絕緣性之AlN，且因此可在一垂直方向上增加耐受電壓。
但是，通常洩漏電流流動且無法只藉由形成習知SLS緩衝層獲得所需耐受電壓。
該等實施例之目的在於提供可在基材-閘極方向減少洩漏電流之使用例如GaN之氮化物半導體作為半導體材料的半導體設備，例如場效電晶體。
依據本發明之一形態，一種半導體設備包括：一基材；一緩衝層，係形成在該基材上；一應變層超晶格緩衝層，係形成在該緩衝層上；一電子輸送層，係由一半導體材料形成在該應變層超晶格緩衝層上；及一電子供應層，係由一半導體材料形成在該電子輸送層上；該應變層超晶格緩衝層係包括AlN之多數第一晶格層及包括GaN之多數第二晶格層之一交替堆疊體；該應變層超晶格緩衝層係摻雜選自於Fe、Mg及C之一、或二或二以上雜質。
4A‧‧‧洩漏電流特性
4B‧‧‧洩漏電流特性
10‧‧‧基材
11‧‧‧核層
20‧‧‧緩衝層
21‧‧‧第一緩衝層
22‧‧‧第二緩衝層
23‧‧‧第三緩衝層
30‧‧‧SLS緩衝層
31‧‧‧第一晶格層
32‧‧‧第二晶格層
41‧‧‧電子輸送層
41a‧‧‧2DEG
42‧‧‧電子供應層
43‧‧‧蓋層
51‧‧‧閘極電極
52‧‧‧源極電極
53‧‧‧汲極電極
61‧‧‧凹部
62‧‧‧p-GaN層
111‧‧‧電極
112‧‧‧電極
410‧‧‧半導體晶片
411‧‧‧閘極電極
412‧‧‧源極電極
413‧‧‧汲極電極
420‧‧‧引線框
421‧‧‧閘極引線
422‧‧‧源極引線
423‧‧‧汲極引線
430‧‧‧晶粒附接劑
431‧‧‧接合線
432‧‧‧接合線
433‧‧‧接合線
440‧‧‧模製樹脂
460‧‧‧電源供應單元
461‧‧‧一次電路
462‧‧‧二次電路
463‧‧‧變壓器
464‧‧‧交流電源
465‧‧‧橋式整流電路
466‧‧‧開關元件
467‧‧‧開關元件
468‧‧‧開關元件
470‧‧‧高功率放大器
471‧‧‧數位預失真電路
472‧‧‧混合器
473‧‧‧功率放大器
474‧‧‧定向耦合器
930‧‧‧SLS緩衝層
圖1係顯示在一第一實施例中之一半導體設備之一結構的圖；圖2係顯示一SLS緩衝層之一結構之圖；
圖3係說明依據第一實施例之一半導體設備中之一SLS緩衝層的圖；圖4係顯示在基材-閘極方向上之洩漏電流特性之圖；圖5A與5B係顯示用以測量圖4所示之洩漏電流特性所產生之單元；圖6A與6B係顯示製造依據第一實施例之一半導體設備之一方法的流程圖；圖7A與7B係顯示依據第一實施例之半導體設備之其他結構；圖8係說明在依據一第二實施例中之一SLS緩衝層的圖；圖9係顯示在一第三實施例中之一獨立封裝半導體裝置；圖10係顯示在第三實施例中之一電源供應單元之一電路的圖；及圖11係顯示在第三實施例中之一高頻放大器之一結構的圖。
以下說明多數實施例。相同構件及組態係授予相同符號且不重新說明。
[第一實施例]
(半導體設備)
以下將說明在一第一實施例中之半導體設備。在本實
施例中之半導體設備係具有一單異質結構之一AlGaN/GaN。
如圖1所示，在本實施例中之一半導體設備包括一基材10及多數依序形成在該基材上之氮化物層，例如一核層11、一緩衝層20、一SLS緩衝層30、一電子輸送層41、一電子供應層42及一蓋層43。在該蓋層43上，形成一閘極電極51、一源極電極52及一汲極電極53。
該基材10可為例如Si、SiC、藍寶石及GaN之基材中之任一基材。在本實施例中，使用一Si(111)。該等氮化物層，例如該核層11、該緩衝層20、該SLS緩衝層30、該電子輸送層41、該電子供應層42及該蓋層43係藉由金屬有機汽相磊晶(MOVPE)或分子束磊晶(MBE)形成。在本實施例中，該等氮化物層，例如該核層11、該緩衝層20、該SLS緩衝層30、該電子輸送層41、該電子供應層42及該蓋層43係藉由MOVPE形成。
該核層11係以具有一大約200nm之厚度之AlN形成。
該緩衝層20係由具有一500至1000nm之厚度之Al0.5Ga0.5N形成。在本實施例中，該緩衝層20係形成有一大約500nm之厚度。在圖1中，該緩衝層20係顯示為具有一單一組成之一單層。但是，該緩衝層20可由具有不同Al組成之多數層構成。在這情形下，該等層係形成為使得在該SLS緩衝層30側之一層具有比在該核層11側之一層中小的Al組成。
例如，該緩衝層20可由具有不同Al組成之三層構成。即，一第一緩衝層21、一第二緩衝層22及一第三緩衝層23可依序形成在該核層11上。在這情形下，如果該第一緩衝層21之組成係AlXGa1-XN，該第二緩衝層22之組成係AlYGa1-YN，且該第三緩衝層23之組成係AlZGa1-ZN，則這些層係形成為滿足關係1>X>Y>Z>0。詳而言之，該第一緩衝層21係Al0.8Ga0.2N，該第二緩衝層22係Al0.6Ga0.4N，且該第三緩衝層23係Al0.4Ga0.6N。依此方式，該第一緩衝層21、該第二緩衝層22及該第三緩衝層23係形成為使得該Al組成隨著與該基材10之距離增加而減少。在本實施例中，該Al組成表示在AlGaN中Al原子相對Al原子與Ga原子之總和的比率。上述值X、Y與Z對應於該等Al組成。
如圖2所示，該SLS緩衝層30係藉由堆疊AlN層作為第一晶格層31，及GaN層作為第二晶格層32而形成。AlN及GaN具有不同晶格常數，且AlN之晶格常數係a=3.11Å且c=4.98Å，且GaN之晶格常數係a=3.16Å且c=5.16Å。
在本實施例中，該第一晶格層31形成有一不小於0.5nm且不大於10nm之厚度，且該第二晶格層32形成有一不小於10nm且不大於40nm之厚度。該第二晶格層32對該第一晶格層31之厚度的比率不小於4且不大於20。在此，在該SLS緩衝層30中之有效Al組成係定義為存在該SLS緩衝層30中之Al之比率，即相對於Al原子數及Ga原子數之總和之Al原子數的比率。在本實施例中，在該SLS緩衝層30中之有效Al組成為了方便有時以AlPGa1-PN表示，其中P是該第一晶
格層31之厚度對該第一晶格層31之厚度與該第二晶格層32之厚度之總和的比率。
在本實施例中，該SLS緩衝層30是以5nmAlN層作為該第一晶格層31及以10nmGaN層作為該第二晶格層32重覆100次之一交替堆疊體。因此，該SLS緩衝層30具有一1500nm之厚度，且存在該SLS緩衝層30中之AlN層之總厚度是500nm。在這情形下，在該SLS緩衝層30中之有效組成係Al0.33Ga0.67N，且在該SLS緩衝層30中之有效Al組成係大約0.33。
如果該SLS緩衝層30過薄，則具有高絕緣性之氮化物層之總厚度不利地變小。如果該SLS緩衝層30過厚，則該基材10會因為在膜製造後冷卻時在該SLS緩衝層30中之膜收縮而破裂。因此，該SLS緩衝層30之厚度宜不小於1000nm且不大於3000nm。
在本實施例中，在該緩衝層20中之Al組成係不小於在該SLS緩衝層30中之有效Al組成。即，在上述情形下，在該緩衝層20中之Al組成係不小於0.33。
在該緩衝層20係由具有不同Al組成之多數層形成之情形下，這些層係形成為使得在與該SLS緩衝層30之最上層中之Al組成不小於在該SLS緩衝層30中之有效Al組成。例如，當該緩衝層20係如上所述地由具有不同Al組成之多數層形成時，該等層係形成為使得在該第三緩衝層中Al組成不小於在該SLS緩衝層30中之有效Al組成，即，ZP>0。
該第一晶格層31及該第二晶格層32可為具有互相不同組成之AlGaN層。在這情形下，如果該第一晶格層31之組成係AlRGa1-RN且該第二晶格層32之組成係AlSGa1-SN，則該等層係形成為滿足該關係R>S。
在本實施例中，該SLS緩衝層30係摻雜例如Fe、Mg及C之雜質以便減少在該SLS緩衝層30中產生載子及增加電阻。詳而言之，如圖3所示，該SLS緩衝層30係在整個SLS緩衝層30中摻雜雜質。就擴散至該通道附近而言，在該SLS緩衝層30中之例如Fe、Mg及C之摻雜物雜質的濃度宜為1×1018cm-3至1×1020cm-3。在本實施例中，該SLS緩衝層30係摻雜1×1019cm-3之Fe作為該雜質。
該電子輸送層41係由具有一500至1000nm之厚度的GaN形成，且該電子供應層42係由具有一大約20nm之厚度的AlGaN形成。利用這組態，在該電子輸送層41與該電子供應層42之間之界面附近在該電子輸送層41中形成一2DEG 41a。為了減少由於晶格失配造成之結晶度減少，該電子供應層42係由具有一不大於0.3之Al組成之AlGaN形成。該蓋層43係由具有一大約5nm之厚度的n-GaN形成。
在該蓋層43上，形成該閘極電極51、該源極電極52及該汲極電極53。
在本實施例中，以例如Fe之雜質摻雜該SLS緩衝層30增加該SLS緩衝層30之電阻且因此減少在該基材-閘極方向上產生洩漏電流。
(半導體設備及相關產品之特性)
接著，將參照圖4說明在本實施例之一半導體設備中之洩漏電流。圖4顯示具有依據本實施例之氮化物層之一單元之一洩漏電流特性4A，及具有習知氮化物層之一單元之一洩漏電流特性4B。
具有依據本實施例之氮化物層之一單元之洩漏電流特性4A係圖5A所示之以例如Fe之雜質摻雜該SLS緩衝層30之一單元的一洩漏電流特性。詳而言之，在一基材10上堆疊一核層11、一緩衝層20、一SLS緩衝層30及一電子輸送層41，且使一電極111及一電極112分別與該基材10接觸及與該電子輸送層41接觸，因此測量該洩漏電流特性。該基材10係一矽基材。該核層11係由具有一200nm之厚度的AlN層形成。該緩衝層20係由具有一500nm之厚度的Al0.3Ga0.7N形成。該SLS緩衝層30係以2nmAlN層作為第一晶格層31及以20nmGaN層作為第二晶格層32重覆90次之交替堆疊體。因此，該SLS緩衝層30具有一2000nm之厚度。該SLS緩衝層30係摻雜3×1019cm-3之Fe作為該雜質。該電子輸送層41係由具有一1200nm之厚度的GaN形成。該電極111係與這堆疊體之基材10之背側接觸，且該電極112係與該電子輸送層41之頂面接觸。在該電極111與該電極112之間施加一電壓以測量洩漏電流。結果在圖4中顯示為該洩漏電流特性4A。
具有習知氮化物層之一單元之洩漏電流特性4B係在未摻雜例如Fe之雜質之情形下形成一SLS緩衝層930之圖5所示之一單元的洩漏電流特性。詳而言之，在一基材10
上堆疊一核層11、一緩衝層20、一SLS緩衝層930及一電子輸送層41，且使一電極111及一電極112分別與該基材10接觸及與該電子輸送層41接觸，因此測量該洩漏電流特性。該SLS緩衝層930具有與該SLS緩衝層30相同之厚度及相同之組成，但是該SLS緩衝層930未摻雜例如Fe之雜質。該電極111係與這堆疊體之基材10之背側接觸，且該電極112係與該電子輸送層41之頂面接觸。在該電極111與該電極112之間施加一電壓以測量洩漏電流。結果在圖4中顯示為該洩漏電流特性4B。
如圖4所示，具有依據本實施例之單元(該洩漏電流特性4A)在相同電壓具有一比具有習知氮化物層之單元(該洩漏電流特性4B)低之洩漏電流。因此，已證明的是與習知半導體設備比較，在本實施例中之半導體設備可減少在該基材-閘極方向上之洩漏電流。
(製造半導體設備之方法)
以下，將參照圖6說明製造本實施例中之一半導體設備之方法。
首先，如圖6A所示，在一基材10上依序堆疊一核層11、一緩衝層20、一SLS緩衝層30、一電子輸送層41、一電子供應層42及一蓋層43。詳而言之，首先，在一氫環境中熱處理一基材10數分鐘；然後，藉由MOVPE在該基材10上泵晶地成長該一核層11、一緩衝層20、一SLS緩衝層30、一電子輸送層41、一電子供應層42及一蓋層43。因此，在該電子輸送層41與該電子供應層42之間之界面附近在該
電子輸送層41中形成一2DEG 41a。
在藉由MOVPE磊晶成長時，使用三甲基鎵(TMG)作為一Ga材料氣體，使用三甲基鋁(TMA)作為一Al材料氣體，且使用氨(NH3)作為一N材料氣體。當摻雜涉及Fe作為該雜質時，使用環戊二烯亞鐵(Cp2Fe)，通常稱為二茂鐵，作為一Fe材料氣體。對摻雜Mg作為該雜質而言，使用環戊二烯亞鐵(Cp2Mg)作為一Mg材料氣體。以氫(H2)作為一載體氣體將該材料氣體送入一MOVPE設備之一腔室內。
該基材10可由一例如藍寶石、Si及SiC之材料形成。在本實施例中，例如，使用一矽(Si)基材。
該核層11係由具有一100至200nm之厚度的AlN形成。
該緩衝層20係由具有一大約500nm之厚度的Al0.5Ga0.5N形成。
該SLS緩衝層30是以5nmAlN層作為該第一晶格層31及以10nmGaN層作為該第二晶格層32重覆100次之一交替堆疊體。該SLS緩衝層30係以一1×1018cm-3至1×1020cm-3之濃度摻雜例如Fe、Mg及C之雜質。在本實施例中，該SLS緩衝層30係摻雜1×1019cm-3之Fe作為該雜質。
在這情形下，當摻雜涉及以Fe或Mg作為該雜質時，該雜質之一材料氣體係藉由通氣形成且與TMG或TMA以及NH3一起被送入一MOVPE之一腔室中。當摻雜涉及以C作為該雜質時，該摻雜物C之濃度可藉由調整一第V族材料氣體之NH3之進給量對一第III族材料氣體之TMG或TMA
之進給量之比率(V/III比率)。詳而言之，該C濃度可藉由降低該V/III比率，即，藉由增加該第III族材料氣體之相對進給量而增加。
該電子輸送層41係由GaN形成。為了減少由於例如一錯位之缺陷造成電子濃度或移動性降低，該電子輸送層41宜形成有至少一特定厚度，例如，一500至1000nm之厚度。例如，可藉由一磊晶成長法在該MOVPE設備之腔室中之壓力不小於60kPa且該V/III比率不小於10000之條件下以一低雜質濃度形成一高品質GaN膜，作為該電子輸送層41。
該電子供應層42係由具有一大約20nm之厚度之AlGaN形成。為了減少由於晶格失配造成結晶性降低，電子供應層42係由具有一不大於0.3之Al組成的AlGaN形成。
該蓋層43係由具有一大約5nm之厚度的n-GaN形成。
接著，如圖6B所示，在該蓋層43上形成一閘極電極51、一源極電極52及一汲極電極53。
詳而言之，這些電極係以下列方式形成。首先，在該蓋層43上施加一光阻，且以一曝光設備曝光及顯影以形成一抗蝕圖案，且該抗蝕圖案在欲產生該源極電極52及該汲極電極53之區域中具有多數開口。然後，藉由真空沈積形成一Ti/Al金屬堆疊膜(膜厚度：Ti100nm，Al300nm)，且將該單元浸在一有機溶劑中以便藉由剝離法一起移除存在該抗蝕圖案上之金屬堆疊膜與該抗蝕圖案。剩餘之金屬堆疊膜界定該源極電極52及該汲極電極53。然後，在一大
約600℃之溫度對這些電極進行快速熱退火(RIA)以產生一歐姆接觸。
接著，在該蓋層43上再施加一光阻，且以一曝光設備曝光及顯影以形成一抗蝕圖案，且該抗蝕圖案在欲產生該閘極電極51之區域中具有一開口。然後，藉由真空沈積形成一Ni/Au金屬堆疊膜(膜厚度：Ni50nm，Au300nm)，且將該單元浸在一有機溶劑中以便藉由剝離法一起移除存在該抗蝕圖案上之金屬堆疊膜與該抗蝕圖案。剩餘之金屬堆疊膜界定該閘極電極51。
以上述方式，可製造在本實施例中之一半導體設備。
在本實施例中，如圖7A所示，可移除分別在該閘極電極51正下方之該蓋層43及該電子供應層42的某些部份以形成一凹部61，且該閘極電極51可形成為延伸進入該凹部61中。依據這組態，在該閘極電極51之正下方可沒有2DEG 41a且因此可實行一正常關操作。或者，如圖7B所示，在該蓋層43與該閘極電極51之間可形成一p-GaN層62。利用這組態，類似地，在該閘極電極51之正下方可沒有2DEG 41a且因此可實行一正常關操作。
[第二實施例]
以下，將說明一第二實施例。在本實施例中之一半導體設備具有與第一實施例之半導體設備相同之組態，但是在該SLS緩衝層30中之該等第一晶格層31或該等第二晶格層32摻雜雜質。
在本實施例之一特定例子中，如圖8所示，作為在該SLS緩衝層30中之第二晶格層32之GaN層摻雜例如Fe、Mg及C之雜質，而在該SLS緩衝層30中之第一晶格層31未摻雜該等雜質。通常，在具有窄能帶間隙之GaN層之第二晶格層32的界面附近產生由於在該等第一晶格層31與該等第二晶格層32之間之帶中斷而產生的作為載體之電子。因此，以例如Fe、Mg及C之雜質摻雜該等第二晶格層32可有效地增加電阻同時最大幅地減少結晶性之降低。一較佳摻雜方法係以例如Fe、Mg及C之雜質摻雜該等第二晶格層32，或者以例如Fe、Mg及C之雜質摻雜與該等第一晶格層31之界面附近的該第二晶格層32之區域。
在該等第二晶格層32中之例如Fe、Mg及C之摻雜物雜質之濃度宜為1×1018cm-3至1×1020cm-3。在本實施例中，該等第二晶格層32係摻雜1×1019cm-3之Fe作為該雜質。
其他組態係類似於第一實施例中之組態。
[第三實施例]
以下，將說明一第三實施例。本實施例係有關於半導體裝置，電源供應單元及高頻放大器。
在本實施例中之一半導體裝置係依據第一實施例之半導體設備之一獨立封裝體。該獨立封裝體將參照圖9說明。圖9示意地顯示一獨立封裝體半導體裝置之一內部組態，且電極等之配置可與在第一實施例或第二實施例中所述之電極等不同。
首先，藉由切割等切割第一實施例或第二實施例
中製造之半導體設備，以形成由一GaN半導體材料構成之一HEMT半導體晶片410。該半導體晶片410係藉由一例如焊料之晶粒附接劑430固定在一引線框420上。該半導體晶片410對應於該第一實施例或該第二實施例中之半導體設備。
接著，藉由一接合線431連接一閘極電極411與一閘極引線421；藉由一接合線432連接一源極電極412與一源極引線422；且藉由一接合線433連接一汲極電極413與一汲極引線423。該等接合線431、432與433係藉由一例如Al之金屬材料形成。此外，在本實施例中，該閘極電極411是一閘極電極墊，且與依據該第一實施例或第二實施例之半導體設備之閘極電極51連接。此外，該源極電極412是一源極電極墊，且與該第一實施例或第二實施例之半導體設備之源極電極52連接。另外，該汲極電極413是一汲極電極墊，且與該第一實施例或第二實施例之半導體設備之汲極電極53連接。
接著，藉由一轉移模製法以模製樹脂440密封以上獲得之單元。依此方式，可製造使用一GaN半導體材料之一獨立封裝HEMT半導體裝置。
以下，將說明在本實施例中之電源供應單元及高頻放大器。在本實施例中之電源供應單元及高頻放大器包括依據第一實施例或第二實施例之半導體設備。
首先，將參照圖10說明在本實施例中之一電源供應單元。在本實施例中之一電源供應單元460包括一高電壓一次電路461，一低電壓二次電路462，及一設置在該一次
電路461與該二次電路462之間的變壓器463。該一次電路461包括一交流電源464，一所謂橋式整流電路465，多數開關元件(在圖10所示之例子中是四個)466，及一開關元件467。該二次電路462包括多數開關元件(在圖10所示之例子中是三個)468。在圖10所示之例子中，第一實施例或第二實施例之半導體設備係作為該一次電路461之開關元件466與467使用。該一次電路461之開關元件466與467宜為正常關半導體設備。此外，在該二次電路462中之開關元件468使用由矽形成之一般金屬絕緣體半導體場效電晶體(MISFET)。
以下，將參照圖11說明在本實施例中之一高功率放大器。在本實施例中之一高功率放大器470可應用於一行動電話基地台之功率放大器。該高頻放大器470包括一數位預失真電路471，多數混合器472，一功率放大器473及一定向耦合器474。該數位預失真電路471係組配成補償一輸入信號之非直線應變。該等混合器472混合其非直線應變已補償之該輸入信號與一交流信號。該功率放大器473係組配成放大與該交流信號混合之該輸入信號。在圖11所示之例子中，該功率放大器473具有第一實施例或第二實施例中之半導體設備。該定向耦合器474係組配成監測該輸入信號及該輸出信號。在圖11所示之電路中，開關一開關等可以使該輸出信號與一交流信號在該混合器47混合且傳送至該數位預失真電路471。
雖然以上說明某些實施例，但是這些實施例只是
說明性的，且在申請專利範圍內可有各種修改及變化。
10‧‧‧基材
11‧‧‧核層
20‧‧‧緩衝層
30‧‧‧SLS緩衝層
41‧‧‧電子輸送層
41a‧‧‧2DEG
42‧‧‧電子供應層
43‧‧‧蓋層
51‧‧‧閘極電極
52‧‧‧源極電極
53‧‧‧汲極電極
Claims (20)
- 一種半導體設備，包含：一基材；一緩衝層，係形成在該基材上；一應變層超晶格緩衝層(strained layer superlattice buffer layer)，係形成在該緩衝層上；一電子輸送層，係由一半導體材料形成在該應變層超晶格緩衝層上；及一電子供應層，係由一半導體材料形成在該電子輸送層上；該應變層超晶格緩衝層為包括AlN之第一晶格層及包括GaN之第二晶格層的一交替堆疊體；該應變層超晶格緩衝層係摻雜了選自於Fe、Mg及C之一、或二或二者以上的雜質。
- 一種半導體設備，包含：一基材；一緩衝層，係形成在該基材上；一應變層超晶格緩衝層，係形成在該緩衝層上；一電子輸送層，係由一半導體材料形成在該應變層超晶格緩衝層上；及一電子供應層，係由一半導體材料形成在該電子輸送層上；該應變層超晶格緩衝層為包括AlN之第一晶格層及 包括GaN之第二晶格層的一交替堆疊體；該等第一晶格層或該等第二晶格層係摻雜了選自於Fe、Mg及C之一、或二或二者以上的雜質。
- 如請求項2之半導體設備，其中該等第二晶格層係摻雜該雜質或該等雜質。
- 如請求項1至3中任一項之半導體設備，其中該雜質或該等雜質之一濃度係1×1018cm-3至1×1020cm-3。
- 如請求項1至4中任一項之半導體設備，其中如果該等第一晶格層之一組成為AlRGa1-RN且該等第二晶格層之一組成為AlSGa1-SN，則滿足一關係R>S。
- 如請求項1至4中任一項之半導體設備，其中該等第一晶格層係由AlN形成，且該等第二晶格層係由GaN形成。
- 如請求項1至6中任一項之半導體設備，其中該第一晶格層之一厚度不小於0.5nm且不大於10nm，且該第二晶格層之一厚度不小於10nm且不大於40nm。
- 如請求項1至7中任一項之半導體設備，其中該第二晶格層之一厚度對該第一晶格層之一厚度之一比率不小於4且不大於20。
- 如請求項1至8中任一項之半導體設備， 其中該應變層超晶格緩衝層之一厚度不小於1000nm且不大於3000nm。
- 如請求項1至9中任一項之半導體設備，其中該緩衝層係由AlGaN所形成。
- 如請求項10之半導體設備，其中在該緩衝層中之一Al成分不小於在該應變層超晶格緩衝層中之一有效Al成分。
- 如請求項1至11中任一項之半導體設備，其中該半導體設備更包含形成在該基材與該緩衝層之間之一核層；且該核層係由AlN所形成。
- 如請求項1至12中任一項之半導體設備，其中該基材係一矽基材。
- 如請求項1至13中任一項之半導體設備，其中該緩衝層、該應變層超晶格緩衝層、該電子輸送層及該電子供應層係藉由有機金屬汽相磊晶(MOVPE)所形成之層。
- 如請求項1至14中任一項之半導體設備，其中該電子輸送層係由包括GaN之一材料所形成。
- 如請求項1至15中任一項之半導體設備，其中該電子供應層係由包括AlGaN之一材料所形成。
- 如請求項1至16中任一項之半導體設備，其中該半導體設備更包含一閘極電極、一源極電極 及一汲極電極，該閘極電極、該源極電極及該汲極電極係形成在該電子供應層上。
- 如請求項1至17中任一項之半導體設備，其中該半導體設備更包含形成在該電子供應層上之一蓋層；且該蓋層係由包括n-GaN之一材料所形成。
- 一種電源供應單元，包含請求項1至18中任一項所述之半導體設備。
- 一種放大器，包含請求項1至18中任一項所述之半導體設備。
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