TWI255551B - Strain balanced nitride heterojunction transistors and methods of fabricating strain balanced nitride heterojunction transistors - Google Patents

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Description

1255551 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 技術領域 本申請案係關於及主張美國臨時申請專利編號 60/33 7,687之優先權，其於2001年12月3日立案，名為「應變 平衡氮化物異質接面電晶體（Strain Balanced Nitride Heterojunction Transistor)」，其内容在此完整引用做為參考。 本發明關於南頻電晶體’特別是關於加入有鼠化物為主 的活化層之高電子活動性電晶體（HEMT)。 先前技術 本發明關於由半導體材料形成的電晶體，並使其適合於 高功率、高溫及/或高頻應用。像是碎（Si)及珅化鎵（GaAs) 之材料已在較低功率及較低頻率的應用（例如矽的情況） 之半導體裝置中發現到有廣泛的應用性。但是這些較為熟 悉的半導體材料可能無法良好適用於較高功率及/或高頻 的應用，其係由於其相當小的帶隙（例如在室溫下，矽為 1.12 eV，而砷化鎵為1.42 eV)及/或相當小的崩潰電壓。 在矽及砷化鎵所產生的困難當中，對於高功率、高溫及 /或高頻應用及裝置的注意已經轉變成寬帶隙的半導體材 料，例如碳化矽（在室溫下alpha SiC為2.996 eV)，及第III族 氮化物（例如在室溫下的GaN為3.36 eV)。基本上，這些材料 相較於砷化鎵及矽，可具有較高的電場崩潰強度，及較高 的電子飽和速度。 一對於高功率及/或高頻應用有特殊需求的裝置為該高 電子活動性電晶體（HEMT)，其亦稱之為調變摻雜場效電晶 1255551 (2) 發嗎說敏續頁 體（MODFET)。這些裝置可在某些狀況下提供運作上的好 處，因為在具有不同帶隙能量之兩種半導體材料的帶隙處 形成一二維的電子氣體（2DEG)，且其中該較小的帶隙材料 具有一較高的電子親和力。該2DEG為在該未摻雜、較小 的帶隙材料中的累積層，並可在超過例如1〇13 carners/cm2 (每平方公分之載子量）時包含一非常高的平板電子濃 度。此外，在該較寬的帶隙半導體中產生的電子轉移到該 2DEG，由於降低了離子化雜質散射而允許一高的電子活 動性。 此種高載子濃度及高載子活動性之組合可使得該HEMT 產生一非常大的跨傳導性，並可對於高頻應用在金屬半導 體場效電晶體（MESFET)上提供一強的效能好處。 在該氮化鎵/氮化鋁鎵（GaN/A1 GaN)中製造的高電子活動 性電晶體具有潛力來產生大量的RF功率，由於該材料特 性的組合，其可包含前述的高崩潰場、寬的帶隙、大的導 電帶偏移量，及/或高飽和的電子漂移速度。在該2DEG中 電子的主要部份係屬於在該A1 GaN中的極性化。在 GaN/AlGaN中白勺HEMT已經說明於美國專利5，192,987及 5,296,395 t ，其描述了 A1 GaN/GaN HEMT結構及其製造方 法。Sheppard等人的美國專利編號6,3 16,793，此為共同授權 在此引用做為參考，其中描述了具有一半絕緣碳化矽基板 之HEMT裝置、在該基板上的一氮化銘緩衝層、在該緩衝 層上的一絕緣氮化鎵層、在該氮化鎵層上的一氮化銘鎵阻 障層及在該氮化鋁鎵活化結構上的一保護層。 1255551 (3) 發碼諕廟...頁. 在氮化物為主的HEMT之設計中的一種限制因素為該 AlGaN阻障層之鋁濃度及厚度。為了增加或最大化該頻道 層中的載子濃度，其有需要來具有含有一相當高銘濃度的 一相當厚的AlGaN阻障層。如上所述，該AlGaN阻障層為在 該二維電子氣體中的載子來源。因此一較厚的阻障層可供 應更多的載子到該通道。此外，具有較高的鋁組成之較厚 的AlGaN層能夠產生較大的壓電場及較多的自發電荷， 其可貢獻具有高載子濃度的二維電子氣體之形成。但是， 具有高鋁含量的厚AlGaN層會在成長期間或冷卻之後造成 龜裂，其會破壞該裝置。 發明内容 本發明的具體實施例提供一氮化物為主的異質接面電 晶體，其包含一基板及在該基板上的一第一 AlGaN為主的 層。該第一 AlGaN為主的層具有一相關的第一應變能量。 一 GaN為主的層係在該第一 AlGaN為主的層上。該GaN為主 的層之帶隙小於該第一 AlGaN為主的層之帶隙，並具有一 相關的第二應變。該第二應變能量之大小係大於該第一應 變能量之大小。一第二AlGaN為主的層係在該GaN層上。 該第二AlGaN為主的層之帶隙大於該第GaN為主的層之帶 隙，並具有一相關的第三應變。該第三應變能量之應變類 型相反於該第二應變能量。在該第二AlGaN為主的層上可 提供一源極接點、一汲極接點及一閘極接點。 在本發明的額外具體實施例中，一 A1N層提供在該GaN 為主的層上，並置於該GaN為主的層及該第二AlGaN為主 1255551 ι_ (4) I發瑪.說隳繚頁 的層之間◦在某些具體實施例中，該第一 AlGaN為主的層 為一短週期超晶格的A1N為主的層與GaN為主的層。在這 些具體實施例中，該短週期超晶格的A1N為主的層與該 GaN為主的層可分另U為A1N層及GaN層。該第二AlGaN為主 的層亦可為一 AlxGai_xN層，其中0 < X S 1。 在本發明進一步的具體實施例中，該第一 AlGaN為主的 層為一底部限制層，該GaN層為一通道層，及該第二AlGaN 為主的層為一阻障層。在進一步具體實施例中，該底部限 制層具有一第一銘濃度，而該阻障層具有一第二銘濃度， 其不同於該第一鋁濃度。該第二鋁濃度可大於該第一鋁濃 度。 在本發明的額外具體實施例中，該第二AlGaN為主的層 具有一厚度及鋁濃度足夠大來造成於其與該GaN為主的 層之介面處形成一 2D電子氣體，但低於或發生龜裂或形 成缺陷之厚度。在本發明的特殊具體實施例中，該第二 AlGaN層之厚度至少約為10 nm。 在本發明的其它具體實施例，在一成長溫度下該第一 AlGaN為主的層、該GaN為主的層及該第二AlGaN為主的層 中整體應變能量大約為零。 在本發明又進一步的具體實施例中，該第一 AlGaN為主 的層、該GaN層及該第二AlGaN為主的層實質上一致地在 該「a」晶格方向中應變。 在本發明的額外具體實施例中，一緩衝層提供在該基板 與該第一 AlGaN為主的層之間。該缓衝層可為一 A1N層。 1255551 ι_ I發碼說瞵績頁 在本發明的其它具體實施例中，該GaN為主的層係直接 在該第一 AlGaN為主的層上。該第二AlGaN為主的層亦可直 接在該GaN為主的層上。該第一 AlGaN為主的層可為一分 級的AlGaN為主的層。該第一 AlGaN為主的層亦可為一 AlGaN層。另夕卜，該第一 AlGaN為主的層可為一 AlInGaN層。 在本發明的某些具體實施例中，該第一 AlGaN為主的層 之鋁的百分比大於約10%。該第二AlGaN為主的層亦可具 有鋁的百分比大於約20%。該第一 AlGaN為主的層之厚度 至少約為1000 nm。該GaN為主的層之厚度由約30A到約 300A。另夕卜，該GaN為主的層之厚度大於約500A。再者於 某些具體實施例中，該基板可為一碳化矽基板、一藍寶石 基板、一 A1N基板及/或一碎基板。 在本發明的進一步具體實施例中，提供一種製造一氮化 物為主的異質接面電晶體之方法，其藉由在一基板上形成 實質上未應變的AlGaN為主的層、在該實質上未應變的 AlGaN為主的層上形成一壓縮應變的 GaN為主的層，且在 該壓縮應變的GaN為主的層上形成一拉伸應變的AlGaN為 主的層。該拉伸應變的AlGaN為主的層可在該壓縮應變的 GaN為主的層上形成具有一預定的拉伸應變。該預定的拉 伸應變可提供一拉伸應變，使得該壓縮應變的GaN為主的 層與該拉伸應變的AlGaN為主的層之整體應變能量約為 零。該預定的拉伸應變可由調整該拉伸應變的AlGaN為主 的層之厚度，在該實質上未應變的AlGaN為主的層之組成 及/或在該拉伸應變的AlGaN為主的層之銘濃度來提供該 -ίο - 1255551 (6) 發.嘴鱗:铒绩:頁.. 預定的拉伸應變。 在本發明的額外具體實施例中，該實質上未應變的 AlGaN為主的層係由在該基板上形成AlGaN為主的材料之 三維島狀物，及成長該AlGaN為主的材料所形成，所以該 AlGaN為主的材料接合在該三維島狀物之間9以提供該實 質上未應變的AlGaN為主的層。該實質上未應變的AlGaN 為主的層可為一實質上未應變的AlGaN層。另外，該實質 上未應變的AlGaN為主的層可為一實質上未應變的 AlInGaN層。該拉伸應變的AlGaN為主的層可為一拉伸應變 的AlGaN層。另夕卜，該拉伸應變的AlGaN為主的層可為一拉 伸應變的AlInGaN層。再者，該拉伸應變的AlGaN為主的層 之厚度為至少10 nm。該壓縮應變的GaN為主的層之厚度由 約30 A到約300A。另夕卜，該壓縮應變的GaN為主的層之厚 度大於約500A。 在本發明的又進一步的具體實施例中，該實質上未應變 的AlGaN為主的層係由形成一具有一第一鋁濃度的一實質 上未應變的AlGaN為主的層所形成，而該拉伸應變的AlGaN 為主的層係由形成一具有不同於該第一鋁濃度之第二鋁 濃度之拉伸應變的AlGaN為主的層所形成。在特殊具體實 施例中，該第二銘濃度係大於該第一銘濃度。再者，該拉 伸應變的AlGaN為主的層可由形成一拉伸應變的AlGaN為 主的層來提供，其厚度及鋁濃度係足夠大而可在與該壓縮 應變的GaN為主的層介面處造成一 2D電子氣體之形成，但 低於會發生龜裂或缺陷形成之厚度。 1255551 ⑺ 發囉說
在本發明的額外具體實施例中，一氮化物為主的異質接 面電晶體包含一 AlGaN為主的底部限制層、在該底部限制 層上的一 GaN為主的通道層、及在該通道層上的AlGaN為 主的阻障層。該阻障層之鋁濃度要比該底部限制層來得 高。該通道層之厚度可由約30A到約300A。該阻障層之厚 度至少約為10 nm。該底部限制層可提供在例如碳化矽基 板、藍寶石基板、A1N基板及/或矽基板上。亦可在該碳化 矽基板及該底部限制層之間提供一 A1N緩衝層。該底部限 制層亦可為一分級的AlGaN為主的層。在該阻障層上亦可 提供一 GaN為主的接觸層。該底部限制層及該阻障層之銘 濃度皆大於約10%。其亦提供製造這種電晶體的方法。
在本發明又進一步的具體實施例中，係提供一第III族氮 化物為主的異質接面電晶體，其具有一基板，及在該基板 上的一第一第III族氮化物為主的層，該第一第III族氮化物 為主的層具有與其相關的一第一應變。一第二第III族氮化 物為主的層係在該第一第III族氮化物為主的層上。該第二 第III族氮化物為主的層具有一帶隙，其小於該第一第III 族氮化物為主的層之帶隙，並具有與其相關的第二應變。 該第二應變之大小係大於該第一應變的大小。一第三第m 族氮化物為主的層係在該相對於該第一第III族氮化物為 主的層之第二第ΠΙ族氮化物為主的層上。該第三第ΠΙ族氮 化物為主的層具有一帶隙，其大於該第二第III族氮化物為 主的層之帶隙，並具有與其相關的第三應變，該第三應變 具有與該第二應變相反的應變類型。在本發明的額外具體 -12 - 1255551 _ (8) 發_說_續頁 實施例中，該第一第III族氮化物為主的層係為一 AlxGai_xN 層，其中0<xSl。該第二第III族氮化物為主的層可為一 GaN層。該第三第III族氮化物為主的層可為一 A1N層。其 亦提供製造這種電晶體的方法。 圖式簡單說明 圖1所不為根據本發明之電晶體的架構圖。 圖2所示為本發明一具體實施例之能帶能量圖。
圖3所示為一先前技術HEMT結構圖。 圖4所示為根據本發明進一步具體實施例之電晶體的架 構圖。 實施方式
現在本發明將在下述參考所附圖式來更為完整地說 明，其中顯示了本發明的較佳具體實施例。但是，此發明 可實施在許多不同的型式，並不應視為限於此處所提出的 具體實施例；而是，所提供的這些具體實施例使得此揭示 内容將可完善及完整，且將完全傳達本發明範圍給本技術 專業人士。類似的編號係代表整份文件中類似的元件。再 者，圖中所示的不同疊層及區域係依架構圖形式說明。依 此，本發明並不限於所附圖面中所說明的相對尺寸及間 隔。本技術專業人士將可瞭解到，此處所提到的一疊層形 成「在」一基板或其它層上，係代表該疊層直接形成在該 基板或其它層上，或在於形成在該基板或其它層上的一中 介層或疊層上。 本發明的具體實施例即顯示於圖1之橫截面圖中的一高 -13 - 1255551 ι_ ⑼ |發.嗎說.敏頁 電子活動性電晶體（HEMT) 10。該電晶體10包含一半絕緣碳 化矽（SiC)基板12，其例如可為碳化矽的4H複型式。其它的 碳化矽候選複型式包含3C、6H及15R複型式。該術語「半 絕緣」係做為描述性，並非一絕對性的涵義。在本發明的 特定具體實施例中，該碳化矽大結晶之阻抗在室溫下等於 或高於約1 X 1〇3 Ω-cm。
一選擇性的氮化鋁缓衝層14係在該基板12上，並在該碳 化矽基板及該裝置的其餘部份之間提供一適當的結晶結 構轉換。碳化矽會比藍寶石（ai2o3)之晶格更為匹配於第III 族氮化物，其為第III族氮化物裝置之非常普遍使用的基板 材料。該較高的晶格匹配可使得第III族氮化物薄膜之品質 高於那些常用於藍寶石者。碳化矽亦具有一非常高的熱傳 導性，所以在該碳化矽上的第III族氮化物裝置之整體輸出 功率基本上並不像是形成在藍寶石上相同裝置一樣會受 限於該基板的散熱性。同時，該半絕緣碳化矽基板的可用 性亦提供了裝置隔離及降低了寄生電容。 雖然碳化矽為該較佳的基板材料，本發明的具體實施例 可利用任何適當的基板，例如藍寶石、氮化鋁、氮化鋁鎵、 氮化嫁、石夕、GaAs、LGO、ZnO、LAO、InP及類似者。在 一些具體實施例中，亦可形成一適當的緩衝層。 如此處所使用者，該術語「第III族氮化物」代表在氮氣 及週期表第三族中的元素之間所形成的那些半導體性化 合物，其通常為鋁（A1)、鎵（Ga)及/或銦（In)。該術語亦代表 三元及四元化合物，例如AlGaN及AlInGaN。如本技術之專 -14 - 發·_ 1255551 (10) 業人士所熟知，該第III族元素可結合氮器來形成二元—（如
GaN)、三元（如AlGaN，AlInN)及四元（如AlInGaN)化合物。這 些化合物皆可具有實驗公式，其中一莫界的氮氣結合總共 一莫耳的第III族元素。因此，例如AlxGai-xN，其中0公x < 1 ’ 這樣的公式經常用來描述它們。 適當的SiC基板係由例如美國Cree，Inc.，Durham，N.C.所 製造，其為本發明的受讓人，其亦說明用於製造的方法’ 例如可見於美國專利編號34,861、4,946,547、3,200,022及 6,218,680，其内容皆在此完整引用做為參考。類似地，用 於磊晶成長第ΠΙ族氮化物之技術已經揭示於例如美國專 利編號 5,210,051、5,393,993、5,523,589及 5,292,501，其内容 亦在此完整引用做為參考。以GaN為主的HEMT之適當的結 構係揭示於例如共同授權的美國專利6,3 16,793及在2001年 7月12曰所立案的美國專利申請編號09/904,333所提出的 「在氮化鎵為主的覆蓋段落上具有一閘極接點之氮化鋁 鎵/氮化鎵高電子活動性電晶體及其製造方法（ALUMINUM GALLIUM NITRIDE/GALLIUM NITRIDE HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTORS HAVING A GATE CONTACT ON A GALLIUM NITRIDE BASED CAP SEGMENT AND METHODS OF FABRICATING SAME)」，其200 1年5月11曰立案的美國臨時 申請編號60/290，195，其名為「具有阻障/間隙壁層之第III 族氮化物為主的高電子活動性電晶體（HEMT) (GROUP III NITRIDE BASED HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTOR (HEMT) WITH BARRIER/SPACER LAYER」，以及 Smorchkova 1255551 發獄轉頁 (i〇 等人所提出的美國專利申請編號10/102,272，名為「具有阻 障/間隙壁層之第III族氮化物為主的高電子活動性電晶體 (HEMT) (GROUP-III NITRIDE BASED HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTOR (HEMT) WITH B ARRIER/SP ACER LAYER)」，該等揭示内容皆在此完整引用做為參考。
回到圖1，該電晶體10包含一底部限制層16及一通道層 18。該底部限制層16之帶隙大於該通道層18。在本發明的 某些具體實施例中，該底部限制層16之應變能量實質上會 低於該通道層18，且實質上可釋放（即實質上未應變）。舉 例而言，該底部限制層可具有一應變約為0，或可具有一 應變由約0到約該通道層18之應變的100%。在本發明的某 些具體實施例中，該底部限制層16之應力小於約1 GPa。在 本發明一些具體實施例中，該底部限制層16可包含一第III 族氮化物，例如AlGaN或AlInGaN，而該AlGaN及AlInGaN可 實質上無摻雜物，像是Si及Mg。該底部限制層16可為至少 約1000 nm厚，但不會太厚而造成龜裂或在其中形成缺陷。 該底部限制層16可為半絕緣。在某些具體實施例中，該底 部限制層16為AlGaN，其具有實質上均勻的鋁濃度在約1% 到100%之間，較佳地是大於10%。另外，該底部限制層16 可由漸增、漸減及/或漸增及漸減的銘濃度來分級，以較 佳地匹配於該通道層18之晶格常數。該底部限制層16亦可 為交替的A1N及GaN層之短週期超晶格。該術語AlGaN為主 的層亦可代表A1N及GaN及/或AlGaN及A1N及/或GaN之超晶 格。 -16 - 1255551 發碼說瞵續頁 (12) 該底部限制層16可藉由形成三維的島狀物在該基板12 或該緩衝層14上，並成長該底部限制層16來製作成一實質 上緩和的層，使得該AlGaN為主的材料可接合在島狀物之 間。這種成長可提供一 AlGaN為主的層，其實質上為釋放， 且不具有底部基板之晶格常數。較大島狀物的形成可有利 於降低拉伸應變。 舉例而言，在本發明的某些具體實施例中，一半絕緣 A1N層係在高溫（> 1000°C )下沉積在一半絕緣SiC基板上做 為一成核化/缓衝層。接下來，一半絕緣AlxGai_xN層 (\〜0.1-0.2)係在高溫下（> 1000°(：)沉積在該八別層上。該成長 條件（例如溫度、壓力、V/III比、成長速率、厚度等）係調 整來保證該AlGaN並未相干地應變到該A1N層。較佳地是， 該AlGaN初始時將開始在三維模式中以一相當低的核化密 度（<109 cm_2)來成長。當本技術專業人士在本揭示内容的 引導之下即可瞭解到，該詳細的成長條件將根據反應器幾 何而不同，因此，其可依此調整來達到具有這些特性的 AlGaN。 在進一步具體實施例中，該AlxGai_xN層可在成長期間以 漸減的組成X來分級。再者，該層可如上述地成長，但不 具有A1N層，使得該AlGaN可如上述地以一實質上釋放的方 式來直接成長在SiC基板上。 除了該選擇性的緩衝層14之外，該底部限制層16可形成 於或在一或多個選擇性中介層之上（並未顯示出）。如果是 這樣的話，這種中介層所給予整體結構之應變能量必須如 -17- 1255551 發嗎說明[绩頁 (⑺ 下述地進行考慮。
在本發明的一些具體實施例中，該通道層18為一第III 族氮化物，例如AlxGa^N，其中0<χ<1，其中該通道層18 的帶隙小於該底部限制層16的帶隙。在本發明的某些具體 實施例中，x=0時即代表該通道層為GaN。該通道層18可為 未摻雜的，且可成長到厚度為約30及約300A之間。因此， 該通道層18可能比習用的GaN HEMT裝置要薄，其基本上厚 度將大於500A。由於由該底部限制層16所提供的限制，其 會有較少的載子「尾隨」到該GaN層中。因此，所得到的 裝置可比在先前技術中所發現到的裝置呈現更多的線性 度。另外，如果應變控制為一種考量，且額外的限制較不 需要考量，該GaN通道層18可成長到比500A要厚，且可降 低在該底部限制層16中的鋁百分比。
再者，在該底部限制層16及該通道層18之間的介面可為 η型摻雜。舉例而言，該底部限制層16相接於該通道層的 部份可以摻雜到約3 X 1012 cnT2。這種在介面處的摻雜可抵 消在該介面處的正電荷。該通道層18，或其相接於該底部 限制層16的部份亦可為η型摻雜。 一阻障層20係提供在該通道層18上。類似於該底部限制 層16，該阻障層20可為一第III族氮化物，且其帶隙會大於 該通道層18，並可為拉伸應變，如下所述。因此，該阻障 層20可為AlGaN、AlINGaN及/或Α1Ν。該阻障層20可為至少 約10 nm厚，但並不會太厚而造成龜裂，或在其中形成缺 陷。較佳地是，該阻障層20為未摻雜的，或具有一摻雜濃 -18 - 1255551 發嗎說_續頁 (14) 度低於約1〇19 cnT3。在本發明的一些具體實施例中，該阻 障層20為AlxGa^N，其中0 < X S 1。在本發明的某些具體實 施例中，該阻障層20包含具有約5%及約100%之間的鋁濃 度之AlGaN。在本發明的特定具體實施例中，該鋁濃度大 於約10%。再者，在該阻障層20中的鋁濃度可大於在該底 部限制層16中的鋁濃度。 該阻障層亦可具有多重層，如Smorchkova等人所提出的 美國專利申請編號10/102,272，名為「具有阻障/間隙壁層 之第III族氮化物為主的高電子活動性電晶體（HEMT) (GROUP-III NITRIDE BASED HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTOR (HEMT) WITH BARRIER/SPACER LAYER)」，其 揭示内容在此完整引用做為參考。因此，本發明具體實施 例不可視為限制該阻障層為一單一層，但可包含例如具有 GaN、AlGaN及/或A1N層之組合的阻障層。舉例而言，一 GaN、A1N結構可利用來降低或防止該GaN層由接觸會造成 合金潰散的材料所受到的污染。根據本發明進一步具體實 施例之結構範例即如圖4所示，其中一 A1N氮化物阻障層20· 即提供在該GaN為主的層18上，而一 AlxGai_xN層22，其中0 < X幺1，其提供在該A1N阻障層20’上。因此，該A1N阻障層20’ 即提供在該GaN為主的層18上，並置於該GaN為主的層18 及該AlGaN為主的層22之間。 一選擇性的GaN接觸層或覆蓋層（未示出）可提供在該阻 障層20上，以便於形成該電晶體10之接點。這種覆蓋層的 範例係揭示於2001年7月12日所立案的美國申請編號 -19 - 1255551 發嗎戴瞵續買 (15) 09/904,333，名為「在氮化鎵為主的覆蓋段落上具有一閘極 接點之氮化鋁鎵/氮化鎵高電子活動性電晶體，及其製造 方法（ALUMINUM GALLIUM NITRIDE/GALLIUM NITRIDE HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTORS HAVING A GATE CONTACT ON A GALLIUM NITRIDE BASED CAP SEGMENT AND METHODS OF FABRICATING SAME)」，如上所揭示。 此外，在該阻障層20及該接觸或覆蓋層之間可具有一組成 式分級的轉換層（未顯示出）。該源極接點3 5、該汲極接點 37及該閘極接點36可如美國專利編號6,3 16,793中所述地製 造。 圖2所示為在該電晶體1〇中的導電帶Ee與高度（χ)之關 係。因為在該晶格中存在有鋁，AlGaN之帶隙要比GaN要 寬。因此，在該通道層18及該阻障層20之間的介面形成一
異質結構，其中在該阻障層2〇中的導電及共價帶及E 可以偏移。電荷係由於壓電效應及自發性摻雜所引起。兮 導電帶Ec沉浸低於該通道層18之區域中的pa如等級
Ef ，其係立即相接於該阻障層20。因此，一二維電子氣 體（2DEG)片電荷區域15係在該通道層16及該阻障層汕之間 的異質接面之處產生，其中層2〇係由於該導電帶的形狀而 耗盡活動的載子。但是，由於該帶隙的排列及壓電電荷的 配置’一類似的片電荷區域並未在該通道層18 、 久邊辰部限 制層16之間的介面處產纟。而是.，該底部限制層16用來限 制在汶通道層18中的活動載子，藉此增加在該通道層1 $中 的載子濃度。再者，藉由摻雜該底部限制層16及/戈嗦、甬 -20 - 1255551 道 介 層 性 來 帶 盡 長 基 素 或 裂 明 應 料 於 關 裂 參 愈 (16) 層1 8之一部份，在該底部限制廣1 6及該通道層 面處之電荷可以減少，藉此降低或消除可在該 16及該通道層18之間的介面處之2DHG (2D孔氣 在該2DEG片電荷區域15中的電子顯示出高 。此區域的導電性係藉由施加一電壓到該閘 調變。當施加一反向電壓時，在該導電層15附 即升高到該Fermi等級之上，且該導電層15之一 載子，藉以防止電流由該源極3 5流動到該沒極 如上所述，具有習用HEMT結構之一個缺點為 高於某個關鍵厚度時，在該AlGaN阻障層中會： 本上係根據裝置幾何、疊層結構、成長條件 )。其有需要具有一厚的且高鋁組成之AlGaN阻 最大化在該2DEG區域15中的載子密度。在該阻 的一個原因為在該結構中有累積應變能量。因 的具體實施例可藉由平衡由該裝置中不同層 變能量成分來降低該裝置中整體的應變能量。 在半導體結晶結構中，基本上應變能量在當兩 彼此相接時即存在。因此，一磊晶層的較佳厚 該裝置的其它效能參數，但小於一關键厚度。 鍵厚度為該最大厚度，其中該層可在錯置或開 之前以一受應變的方式來成長。 在兩層之間的應變（「ε」）通常表示成該兩層之 數中的差值（Aa)除以該等層之一的晶格參數。 高，可成長在該兩種材料之間的疊層即愈薄。 發嗎說明绩買 18之間的 底部限制 體）區域。 載子活動 極電極36 近的導電 部份即耗 當該層成 龜裂（其 及其它因 障來增加 障層中龜 此，本發 所貢獻的 種不同材 度可適用 基本上該 始傳遞龜 間的晶格 此應變值 再者，於
-21 - 1255551 發碼說_績頁 遲疆S麵發麵驗驗s (>7) 圖1所示的多層結構中，整體應變能量（「Σ」）為該個別層 應變之函數或加總，並可稱之為「有效應變」。該整體應 變能量或總體應變能量可為該應變值的一線性組合，或可 為應變能量的一加權組合。舉例而言，該整體應變能量可 為該應變值之平方的加權總和。因此，該整體應變能量可 正比於，其中ti為第i層的厚度。 i 應變通常係描述為以下兩種模式之一，即拉伸或壓縮。 一晶格的壓縮應變代表該晶格係壓縮成為小於一般的間 隔，而拉伸應變代表該晶格係拉長成大於一般間隔。一晶 格僅可承受某個應變量，其為壓縮或拉伸，其係在該晶格 結合開始失效，或在該結晶中出現龜裂之前。 在本發明的一些具體實施例中，該底部限制層16係成為 一釋放或接近釋放的樣板，以定義出由該通道層18及阻障 層20所貢獻給該裝置之應變。依不同的描述，該底部限制 層16為接近釋放；因此，該電晶體10之後續磊晶層即承繼 了該底部限制層16之晶格常數，並因此「假晶應變」到茱 個程度，使其晶格常數不同於該底部限制層16。該通道層 18為壓縮應變，而該阻障層20為拉伸應變，其傾向於平衡 在該裝置中的平均或有效應變。 再者，該阻障層20及該通道層18之特定拉伸應變及/或壓 縮應變可以藉由例如控制在該個別層中的鋁濃度來控制。 如上所述，該底部限制層16、該通道層18及該阻障層20 之晶格常數在該「a」方向上可實質地相等（即水平地橫跨 圖1中的頁面）。但是，在該「c」方向上（即垂直或厚度或 -22 - 1255551
發鹌說铜績F (18) 成長方向），該晶格常數即不同。因此，應變即產生在該 通道層18及該阻障層20之中。特別是，該通道層18之未應 變的「a」晶格常數係大於該底部限制層16，因此壓縮應 變即在該通道層18中造成，因為該通道層18嘗試來符合於 在其所成長的該較小晶格常數之底部限制層16。類似地， 該通道層18之未應變的「a」晶格常數亦大於該阻障層20， 因此，當該阻障層20嘗試來符合其所成長於其上之較大的 晶格常數通道層18。當圖1所示的具體實施例係對於特定 的成長方向來描述時，本發明必須不能視為受限於這些具 體實施例，但可應用到係為一致性應變之疊層上，使得所 有層皆具有相同的受應變之平面中晶格常數。 在本發明的某些具體實施例中，該電晶體10之整體應變 能量大致等於零。如上所述，該整體應變能量可為加權平 均、一非加權平均、一平方總和或其它這些應變能量的組 合。再者，整體應變能量可在室溫下決定。在一些具體實 施例中，一非零大小的整體應變能量可在一成長溫度下提 供，使得在室溫下的整體應變能量約為0。因此，該阻障 層20可以成長到一較大的厚度，否則其即可能有一給定的 應變量。如此處所使用者，在一些具體實施例中，該術語 「大致為零」之整體應變能量代表一整體應變能量係小於 具有一晶格不匹配之相對應的兩個疊層結構約0.1%，而在 其它具體實施例中，「大致為零」可代表一整體應變能量 小於具有一晶格不匹配之相對應的兩個疊層結構約1%。 在本發明的特定具體實施例中，該底部限制層16可為 -23 - 1255551 發螞說_續夏 (19)
AlxGabXN，該通道層18可為具有厚度tGaNi GaN層，而該阻 障層20可為厚度1：7之AlyGa^yN。在這種具體實施例中，該 X、y的數值，及tGaN& ty之厚度可滿足該應變的線性加權之 等式：
對於應變平方的加權：
XE__Z__ 〇 1+
Py 因此，例如在這種具體實施例中，如果該阻障層20及該通 道層18具有相等的厚度，然後X可為約1/2 y。
舉例而言，兩個SiC晶圓可用來成長兩個不同的底部 層，本發明中的一個含有一八1\0&1_3層（义〜0.1-0.2)，而另一 個使用一習用的GaN層。在這兩層之上沉積有一 GaN層， 接著為具有厚度25 nm之高銘AlxGaNxN層〇〉0,4)。對於成 長在GaN層上的疊層，該AlGaN即會龜裂，其裂缝間隔僅在 約〜1 μπι的等級，而可避免任何片阻抗的量測。對於成長 在AlGaN上的疊層，該AlGaN層並未龜裂，而該片阻抗僅為 300 Ω/□。此說明了在最上方AlGaN層中的拉伸應力可有效 地降低來防止龜裂。 相對於本發明之某些具體實施例，先前技術的HEMT結 構加入一厚的釋放GaN層做為該裝置的底部層，然後其做 為該裝置之其餘層的晶格樣板。在這些裝置中，成長一厚 的高鋁百分比之AlGaN阻障層傾向於給予過多的應變能量 到該結構，其最終會造成發生不想要的龜裂。一先前技術 -24 - 1255551 發嗎說_績頁 (20) 的HEMT結構40之範例係示於圖3。HEMT結構40包含一基 板、一緩衝層44、一 GaN通道層46及一 AlGaN阻障層48，其 可製成源極、沒極及閘極接點。因為該GaN通道層46做為 該晶格樣板，該AlGaN阻障層48為拉伸應變。因為該AlGaN 阻障層48做得較厚，或該叙百分比增加，由該AlGaN阻障 層48所給予到該裝置之應變能量即傾向於增加，其會造成 如上述地龜裂。因此，該AlGaN阻障層48的厚度即受到限 制，其因此限制了在該電晶體40之通道中可達到的載子密 度。 回到圖1之電晶體10的討論，透過使用根據本發明一些 具體實施例之應變控制技術，該電晶體10係設計成使得該 裝置的疊層係磊晶地沉積，而在該結構中的整體應變能量 絕不會超過一關鍵位準，而會造成該結晶結構中的龜裂。 因此，在該GaN為主的通道層18中的應變即為該AlGaN為主 的阻障層20中之應變的相反類型，使得該等應變實質地彼 此偏移，並提供一實質上應變平衡的裝置，藉此保持該應 變低於一關鍵的臨界值，其會造成該裝置的損害。所得到 之該裝置的整體應變能量可為壓縮或拉伸。 在圖式與說明書中揭示本發明的典型較佳具體實施 例，雖然使用特定術語，但是說明中普遍使用這些專有術 語，且僅供說明而無限制的用意，本發明的領域全揭示於 下列申請專利範圍中。 圖式代表符號說明 HEMT 高電子活動性電晶體 -25 - 1255551 _ (21) I發嚷說赞續κ
MODFET 調 變 摻 雜 场 效 電 晶 體 2DEG 二 維 電 子 氣 體 MESFET 金 屬 半 導 體 場 效 電 晶 2DHG 2D孔 氣 體 10 電 晶 體 12 基 板 14 氮 化 鋁 緩 衝 層 16 底 部 限 制 層 18 通 道 層 20 阻 障 層 35 源 極 接 點 36 閘 極 接 點 37 汲 極 接 點
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Claims (1)

1255551 拾、申請專利範園 1. 一種氮化物為主的異質接面電晶體結構，其包含： 一基板； 一在該基板上的第一 AlGaN為主的層，該第一 AlGaN 為主的層具有與其相關的一第一應變； 一在該第一 AlGaN為主的層上之GaN為主的層，該GaN 為主的層之帶隙小於該第一 AlGaN為主的層之帶隙，並 具有與其相關的一第二應變，該第二應變之大小係大 於該第一應變的大小；及 一在該GaN層上的第二AlGaN為主的層，其相對於該 第一 AlGaN為主的層，該第二AlGaN為主的層之帶隙大 於該GaN為主的層之帶隙，並具有與其相關的一第三應 變，該第三應變係具有與該第二應變相反的應變類型。 2. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，進一步包含在該第二AlGaN為主的層上之一源 極接點、一沒極接點及一閘極接點。 3. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，進一步包含一在該GaN為主的層上之A1N層， 並置於該GaN為主的層與該第二AlGaN為主的層之間。 4. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該第一 AlGaN為主的層包含一短週期超晶 格的A1N為主的層及GaN為主的層。 5. 如申請專利範圍第4項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該A1N為主的層與該短週期超晶格的GaN 1255551
的異質接面電晶 包含一 AlxGa^xN 的異質接面電晶 包含一底部限制 二AlGaN為主的層 的異質接面電晶 一銘濃度，而該 k第一銘濃度。 的異質接面電晶 -銘濃度。 的異質接面電晶 有一厚度及銘濃 層之介面處形成 ;成缺陷之厚度。 的異質接面電晶 少約為10 nm。 的異質接面電晶 ^、該GaN為主的 體應變能量約為 為主的層分別包含A1N層與GaN層。 6. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主 體結構，其中該第二AlGaN為主的層 層，其中〇<χ幺1。 7. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主 體結構，其中該第一 AlGaN為主的層 層，該GaN層包含一通道層，而該第一 包含一阻障層。 8. 如申請專利範圍第7項之氮化物為主 體結構，其中該底部限制層具有一第 阻障層具有一第二铭濃度，其不同於| 9. 如申請專利範圍第8項之氮化物為主 體結構，其中該第二鋁濃度大於該第- 10. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主 體結構，其中該第二AlGaN為主的層具 度足夠大於造成於其與該GaN為主的 一 2D電子氣體，但低於或發生龜裂或开 11. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主 體結構，其中該第二AlGaN層之厚度至 12. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主 體結構，其中在該第一 AlGaN為主的， 層與該第二AlGaN為主的層中的一整 零。 13.如申請專利範圍第12項之氮化物為主的異質接面電晶 1255551 申請專利範_續頁 體結構，其中該整體應變能量包含該異質接面電晶體 之疊層的應變之一加權總和。 14. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中在室溫下該第一 AlGaN為主的層、該GaN 為主的層與該第二AlGaN為主的層中的一整體應變能 量大致為零。 15. 如申請專利範圍第14項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該整體應變能量的大小在一成長溫度下 係大致大於零。 16. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該第一 AlGaN為主的層、該GaN層及該第 二AlGaN為主的層係一致地應變，使得其所有皆具有相 同的應變平面上晶格常數。 Π.如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，進一步包含在該基板與該第一 AlGaN為主的層 之間的一緩衝層。 18. 如申請專利範圍第17項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該緩衝層包含一 A1N層。 19. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該GaN為主的層係直接在該第一 AlGaN為 主的層上。 20. 如申請專利範圍第19項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該第二AlGaN為主的層係直接在該GaN為 主的層上。 1255551 _ 申請專利範攝續頁 21. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該第一 AlGaN為主的層係為一分級的 AlGaN為主的層。 22. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該第一 AlGaN為主的層係為一 AlGaN層。 23. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該第一 AlGaN為主的層係為一 AlInGaN層。 24. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該第一 AlGaN為主的層具有一大於約10% 之鋁百分比。 25. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該第二AlGaN為主的層具有一大於約20% 之銘百分比。 26. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該第一 AlGaN為主的層之厚度至少約為 1000 nm。 27. 如申請專利範圍第1項之氮.化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該GaN為主的層之厚度由約30A到約300A。 28. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該GaN為主的層之厚度大於約500A。 29. 如申請專利範圍第1項之氮化物為主的異質接面電晶 體結構，其中該基板包含一碳化矽基板。 30. —種製造氮化物為主的異質接面電晶體結構之方法， 其包含： 1255551 j_ 申請專利範_續頁 在一基板上形成一實質上未應變的AlGaN為主的層； 在該實質上未應變的AlGaN為主的層上形成一壓縮 應變的GaN為主的層；及 在該壓縮應變的GaN為主的層上形成一拉伸應變的 AlGaN為主的層。 31. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一拉伸應變 的AlGaN為主的層之步驟包含在該墨縮應變的GaN為主 的層上形成具有一預定拉伸應變之一拉伸應變的 AlGaN為主的層，該預定的拉伸應變提供了一拉伸應 變，使得該壓縮應變的GaN為主的層與該拉伸應變的 AlGaN為主的層之一整體應變能量約為零。 32. 如申請專利範圍第3 1項之方法，其中該預定的拉伸應變 係由調整該拉伸應變的AlGaN為主的層之一厚度、該實 質上未應變的AlGaN為主的層之一組成及/或在該拉伸 應變的AlGaN為主的層中一鋁濃度中至少一個來提供 該預定的拉伸應變。 33. 如申請專利範圍第3 1項之方法，其中該整體應變能量包 含一應變能量的線性總和。 34. 如申請專利範圍第3 1項之方法，其中該整體應變能量包 含一應變能量的加權總和。 35. 如申請專利範圍第3 1項之方法，其中該整體應變能量包 含該應變能量之平方的一加權總和。 36. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一實質上未 應變的AlGaN為主的層之步驟包含以下步驟： 1255551 _ 申請專利細續頁 形成AlGaN為主的材料之三維島狀物在該基板上；及 成長該AlGaN為主的材料，所以該AlGaN為主的材料接 合在該三維島狀物之間，以提供該實質上未應變的 AlGaN為主的層。 37. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一實質上未 應變的AlGaN為主的層之步騾包含形成一實質上未應 變之AlGaN層。
38. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一實質上未 應變的AlGaN為主的層之步騾包含形成一實質上未應 變之短週期超晶格的A1N及GaN為主的層。 39. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一實質上未 應變的AlGaN為主的層之步騾包含形成一實質上未應 變之短週期超晶格的A1N及GaN層。
40. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一實質上未 應變的AlGaN為主的層之步騾包含形成一實質上未應 變之AlInGaN層。 41·如申請專利範圍第30項之方法，進一步包含在該GaN為 主的層上形成一拉伸應變的A1N層，並置於該GaN為主 的層與該拉伸應變的AlGaN為主的層之間的步驟。 42. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一拉伸應變 的AlGaN為主的層之步驟包含形成一拉伸應變的AlGaN 層。 43. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一拉伸應變 的AlGaN為主的層之步驟包含形成一拉伸應變的 -6- 1255551 _ 爭請專利範簾續頁 AlInGaN 層。 44. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一拉伸應變 的AlGaN為主的層之步驟包含形成一拉伸應變的AlGaN 為主的層，其厚度至少為10 nm。 45. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一壓縮應變 的GaN為主的層之步驟包含形成一墨縮應變的GaN為主 的層，其厚度由約30 A到約 300 A。 46. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一壓縮應變 的GaN為主的層之步驟包含形成一壓縮應變的GaN為主 的層，其厚度大於約500A。 47. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一實質上未 應變的AlGaN為主的層之步驟包含形成具有一第一鋁 濃度之一實質上未應變的AlGaN為主的層，而該形成一 拉伸應變的AlGaN為主的層之步騾包含形成具有一第 二銘濃度之一拉伸應變的AlGaN為主的層，其不同於該 第一銘濃度。 48. 如申請專利範圍第47項之方法，其中該第二鋁濃度大於 該第一銘濃度。 49·如申請專利範圍第30項之方法，其中該形成一拉伸應變 的AlGaN為主的層之步驟包含形成一拉伸應變的AlGaN 為主的層，其厚度及鋁濃度係足夠大而可在與該壓縮 應變的GaN為主的層介面處造成一 2D電子氣體之形 成，但低於會發生龜裂或缺陷形成之一厚度。 50. —種氮化物為主的異質接面電晶體，其包含： 1255551 _ 申謗專利範_續頁 一 AlGaN為主的底部限制層； 一在該底部限制層上的GaN為主的通道層；及 一在該通道層上的AlGaN為主的阻障層，其相對於該 底部限制層，該阻障層之紹濃度要高於該底部限制層。 51. 如申請專利範圍第50項之氮化物為主的異質接面電晶 體，其中該通道層之厚度由約30 A到約300 A。 52. 如申請專利範圍第50項之氮化物為主的異質接面電晶 體，其中該阻障層之厚度至少約為10 nm。 53. 如申請專利範圍第50項之氮化物為主的異質接面電晶 體，其中該底部限制層係在一碳化矽基板上。 54. 如申請專利範圍第53項之氮化物為主的異質接面電晶 體，進一步在該碳化矽基板及該底部限制層之間的一 A1N緩衝層。 55. 如申請專利範圍第50項之氮化物為主的異質接面電晶 體，其中該底部限制層係為一分級的AlGaN為主的層。 56. 如申請專利範圍第50項之氮化物為主的異質接面電晶 體，進一步在該阻障層上包.含一 GaN為主的接觸層。 57. 如申請專利範圍第50項之氮化物為主的異質接面電晶 體，其中該底部限制層之一鋁濃度大於10%。 58·如申請專利範圍第50項之氮化物為主的異質接面電晶 體，其中該阻障層之一鋁濃度大於約20%。 59.如申請專利範圍第50項之氮化物為主的異質接面電晶 體，進一步包含一在該GaN為主的層上之A1N層，並置 於該GaN為主的層與該第AlGaN為主的阻障層之間。 1255551 _ 申請鲁利範_續頁 60. —種製造氮化物為主的異質接面電晶體之方法，其包 含： 形成一 AlGaN為主的底部限制層在一基板上； 一在該底部限制層上的GaN為主的通道層；及 形成一 AlGaN為主的阻障層在該通道層上，該阻障層 之鋁濃度高於該底部限制層。 61. 如申請專利範圍第60項之方法，其中該通道層所形成的 厚度由約30A到約300A。 62. 如申請專利範圍第60項之方法，其中該阻障層所形成的 厚度至少約為1〇 nm。 63. 如申請專利範圍第60項之方法，其中該形成一 AlGaN為 主的底部限制層之步驟包含形成一 AlGaN為主的底部 限制層上一碳化碎基板上。 64. 如申請專利範圍第63項之方法，進一步包含形成一 A1N 緩衝層在該碳化矽基板上，且其中該形成一 AlGaN為主 的底部限制層之步驟包含形成一 AlGaN為主的底部限 制層在該緩衝層上。 65. 如申請專利範圍第60項之方法，其中該形成一 AlGaN為 主的底部限制層之步驟包含形成一分級的AlGaN為主 的層。 66. 如申請專利範圍第60項之方法，進一步包含形成一 GaN 為主的接觸層在該阻障層上。 67. 如申請專利範圍第60項之方法，其中該底部限制層之鋁 濃度大於約10%。 1255551
68. 如申請專利範圍第60項之方法，其中該阻障層之鋁濃度 大於約20%。 69. 如申請專利範圍第60項之方法，進一步包含在該GaN為 主的層上形成一 A1N層，並置於該GaN為主的通道層與 該AlGaN為主的阻障層之間的步騾。 70. —種第III族氮化物為主的異質接面電晶體結構，其包 含： 一基板； 一在該基板上的第一第III族氮化物為主的層，該第 一第III族氮化物為主的層具有與其相關的一第一應 變； 一在該第一第III族氮化物為主的層上之第二第III族 氮化物為主的層，該第二第III族氮化物為主的層之一 帶隙小於該第一第III族氮化物為主的層之一帶隙，並 具有與其相關的一第二應變，該第二應變之大小大於 該第一應變之大小；及 一在該第二第III族氮化物為主的層上一第三第III族 氮化物為主的層，其相對於該第一第III族氮化物為主 的層，該第三第III族氮化物為主的層之帶隙係大於該 第二第III族氮化物為主的層之帶隙，並具有一與其相 關的第三應變，該第三應變係與該第二應變為相反的 應變類型。 71. 如申請專利範圍第70項之第III族氮化物為主的異質接 面電晶體結構，其中該第一第Π1族為主的層包含一 1255551
AlxGa卜>^層，其中 Ο < x< 1。 72. 如申請專利範圍第71項之第III族氮化物為主的異質接 面電晶體結構’其中該弟二弟111族亂化物為主的層包 含一 GaN層。 73. 如申請專利範圍第72項之第III族氮化物為主的異質接 面電晶體結構，其中該第三第ΙΠ族氮化物為主的層包 含一 A1N層。
74. —種製造第III族氮化物為主的異質接面電晶體結構之 方法，其包含’· 一在一基板上的第一第III族氮化物為主的層，該第 一第III族氮化物為主的層具有與其相關的一第一應 變；
在該第一第III族氮化物為主的層上形成一第二第III 族氮化物為主的層，該第二第III族氮化物之一帶隙小 於該第一第III族氮化物為主的層之一帶隙，並具有與 其相關的一第二應變，該第二應變之大小大於該第一 應變之大小；及 在該第二第III族氮化物為主的層上形成一第三第III 族氮化物為主的層，其相對於該第一第III族氮化物為 主的層，該第三第III族氮化物為主的層之一帶隙係大 於該第二第III族氮化物為主的層之帶隙，並具有一與 其相關的第三應變，該第三應變係與該第二應變為相 反的應變類型。 75. 如申請專利範圍第74項之方法，其中該形成一第一第111 -11 - 1255551 _ 申請專利範讓續頁 族氮化物為主的層之步驟包含形成一 AlxGaNxN層，其中 0 < X < 1。 76. 如申請專利範圍第75項之方法，其中該形成一第二第III 族氮化物為主的層之步驟包含形成一 GaN層。 77. 如申請專利範圍第76項之方法，其中該形成一第三第III 族氮化物為主的層之步騾包含形成一 A1N層。
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