TWI801454B - 半導體元件 - Google Patents
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Abstract
本公開內容提供一種半導體元件，其包含︰一第一半導體區域；以及位於第一半導體區域上的一第一電極，其中第一半導體區域包含一第一層以及一第二層，第二層包含一第一部位和與第一部位相鄰的一第二部位，第一部位具有一第一厚度，第二部位具有一第二厚度，第二厚度小於第一厚度，第一層包含一第一材料和一第一摻雜物，第一材料包含複數元素，第一摻雜物具有一第一濃度，第二層包含一第二材料和一第二摻雜物，第二材料包含複數元素，第二摻雜物具有一第二濃度，第一層的第一材料的複數元素之一與第二層的第二材料的複數元素不同。
Description
本公開內容有關於一種半導體元件，尤其關於一種包含第一半導體區域，且第一半導體區域包含一第一層以及一第二層的半導體元件。
發光二極體被廣泛 地用於固態照明光源。相較於傳統的白熾燈泡和螢光燈，發光二極體具有耗電量低以及壽命長等優點，因此發光二極體已逐漸取代傳統光源，並且應用於各種領域，如交通號誌、背光模組、路燈照明、醫療設備等。
本公開內容提供一種半導體元件。半導體元件包含︰一第一半導體區域；位於第一半導體區域上的一第二半導體區域；位於第一半導體區域和第二半導體區域之間的一活性區域；位於第一半導體區域上的第一電極；其中第一半導體區域包含一第一層以及一位於第一層以及活性區域之間的一第二層，第二層包含一第一部位和與第一部位相鄰的一第二部位，第一部位在一堆疊方向上與活性區域重疊且具有一第一厚度，第二部位具有一第二厚度，第二厚度小於第一厚度，第一層包含一第一材料和一第一摻雜物，第一材料包含複數元素，第一摻雜物具有一第一濃度，第二層包含一第二材料和一第二摻雜物，第二材料包含複數元素，第二摻雜物具有一第二濃度，第一層的第一材料的複數元素之一與第二層的第二材料的複數元素不同，第一層的第一摻雜物的第一濃度大於第二層的第二摻雜物的第二濃度，且第一電極位於第二層的第二部位之上。
本公開內容又提供一種半導體元件。半導體元件包含︰一第一半導體區域；位於第一半導體區域上的一第二半導體區域；位於第一半導體區域和第二半導體區域之間的一活性區域；位於第一半導體區域以及活性區域之間的一間隔層，間隔層包含一第一中間層以及位於第一中間層上的一第二中間層，第一中間層包含具有一濃度的一摻雜物，第二中間層包含具有一濃度的一摻雜物，第一中間層的摻雜物的濃度高於第二中間層的摻雜物的濃度；以及位於第一半導體區域上的一第一電極；其中第一半導體區域包含一位於間隔層下的第一層，該第一層包含具有一第一濃度的一第一摻雜物，且第一濃度高於第一中間層的摻雜物的濃度。
以下實施例將伴隨著圖式說明本發明之概念，在圖式或說明中，相似或相同之部分係使用相同之標號，並且在圖式中，元件之形狀或厚度可擴大或縮小。需特別注意的是，圖中未繪示或說明書未描述之元件，可以是熟習此技藝之人士所知之形式。
在本公開內容中，如果沒有特別的說明，通式AlGaN代表Alx1
Ga(1-x1)
N，其中0≦x1≦1；通式InGaN 代表Inx2
Ga1–x2
N，其中0≦x2≦1; 通式InAlGaN 代表 Inx3
Aly1Ga1−x3−y1
N，其中0≦x3≦1， 0≦y1≦1。調整元素的含量可以達到不同的目的，例如但不限於，調整能階或是當半導體元件包含一發光元件時，調整發光元件的主發光波長。
在以下實施例中，用於指示方向的用語，例如“上”、“下”，“前” 、“後” 、“左”、和“右”，僅指在附圖中的方向。因此，方向性用語是用於說明而不是限制本公開內容。
本公開內容的半導體元件包含的每一層之組成以及摻雜物可用任何適合的方式分析，例如二次離子質譜儀(secondary ion mass spectrometer，SIMS) 。
本公開內容的半導體元件包含的每一層之厚度可用任何適合的方式分析，例如穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscopy，TEM)或是穿透式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)，藉以配合例如於SIMS圖譜上的各層深度位置。
本公開內容的半導體元件包含一發光元件。發光元件包含一發光二極體或是一雷射。
第1圖為本公開內容之第一實施例之半導體元件的剖面圖。於本實施例中，半導體元件1包含一基板10、位於基板10上的一第一半導體區域20、位於第一半導體區域20上的第二半導體區域30，以及位於第一半導體區域20和第二半導體區域30之間的一活性區域40。半導體元件1還包含一第一電極50和一第二電極60。第一電極50位於第一半導體區域20上並且與第一半導體區域20電性連接。第二電極60位於第二半導體區域30上並且與第二半導體區域30電性連接。
請參閱第1圖，第一半導體區域20包含一第一層21和一第二層22。第一層21位於基板10和活性區域40之間。第二層22位於第一層21和活性區域40之間。第二層22包含第一部位221和與第一部位221相鄰的一第二部位222。第一部位221在一堆疊方向D上與活性區域40重疊。第一電極50位於第二層22的第二部位222上且在堆疊方向D上不與第二層22的第一部位221重疊。具體地，第一電極50在堆疊方向D上與第二部位222重疊。第一部位221具有一第一厚度t1
。第二部位222具有小於第一厚度t1的一第二厚度t2
。相較於第一層21，第一電極50更靠近第二部位222。第一厚度t1
不小於100 奈米(nm)，較佳的，不大於1000 nm。較佳的，第一厚度t1
介於200 nm和1000 nm之間 (包含端值)。如果第一厚度t1
大於1000 nm，則半導體元件1的正向電壓會變高。第二厚度t2
不小於30 nm，且較佳的，不大於400 nm。如果第二厚度t2
小於30 nm，半導體元件1的電流擴散會變差且正向電壓會變高。
第一層21包含一第一材料和一第一摻雜物。第一材料包含複數元素。第一摻雜物具有一第一濃度。第二層22包含一第二材料和一第二摻雜物。第二材料包含複數元素。第二摻雜物具有一第二濃度。第一層21的第一材料的複數元素之一與第二層22的第二材料的元素不同。第一材料具有一能階。第二材料具有一能階。於一實施例中，為了提高發光效率，第一材料的能階大於第二材料的能階。於一實施例中，第一材料包含III-V族半導體材料，第二材料包含III-V族半導體材料。於一實施例中，第一材料的複數元素包含鋁(Al)、鎵(Ga)和氮(N)，第二材料的複數元素包含鎵(Ga)和氮(N)，且實質上不含鋁(Al)。於本實施例中，第一材料包含Ala
Ga1-a
N，其中0 ＜a≤0.1，且較佳的，0 ＜a≤0.05。第二材料包含GaN，且實質上不含鋁(Al)。
於一實施例中，第一層21的第一摻雜物的第一濃度大於第二層22的第二摻雜物的第二濃度。較佳的，第一層21的第一摻雜物的第一濃度和第二層22的第二摻雜物的第二濃度的比值不大於10，且較佳的，不小於1.1，更佳的，介於1.2至8之間(包含端值)。第一層21的第一摻雜物的第一濃度不小於1×1018
/ cm3
，較佳的，不大於1×1022
/ cm3
。更佳的，第一層21的第一摻雜物的第一濃度在介於5×1018
/ cm3
至1×1020
/ cm3
之間(包含端值)。如果第一層21的第一摻雜物的第一濃度大於1×1020
/ cm3
，則半導體元件1的正向電壓會變高，且半導體元件1的發光效率也會變差。如果第一層21的第一摻雜物的第一濃度低於1×1018
/ cm3
，則半導體元件1的電流擴散會變差。第二層22的第二摻雜物的第二濃度不小於1×1018
/ cm3
，較佳的，不大於1×1021
/ cm3
。更佳的，第二層22的第二摻雜物的第二濃度介於5×1018
/ cm3
和5×1019
/ cm3
之間(包含端值)。如果第二層22中的第二摻雜物的第二濃度低於5×1018
/ cm3
，則半導體元件1的抗靜電放電（electrical static discharge，ESD）能力會變差。於本實施例中，第一層21的第一摻雜物與第二層22的第二摻雜物相同。於本實施例中，第一層21和第二層22具有相同的導電類型。於本實施例中，第一層21和第二層22為n型。於本實施例中，第一摻雜物包含，但不限於矽(Si)，第二摻雜物包含，但不限於矽(Si)。
於本實施例中，由於相較於第一層21，第一電極50更靠近第二層22，且第一層21的第一材料包含一與第二層的第二材料的元素不同的元素，且第二層22的第二摻雜物的第二濃度低於第一層21的第一摻雜物的第一濃度，半導體元件1同時具有改善的發光效率和較低的正向電壓。
於一實施例中，第一層21具有一第三厚度t3
，為了降低半導體元件1的正向電壓，第三厚度t3
大於第二層22的第一部位221的第一厚度t1
。第一層21的第三厚度t3
與第一部位221的第一厚度t1
的比值不小於不小於2，較佳的，不大於10。藉由控制第三厚度t3
與第一厚度t1
的比值，半導體元件1具有改善的電流擴散表現。於一實施例中，第三厚度t3
不小於500 nm，且較佳的，不大於3000 nm。較佳的，為了進一步降低半導體元件1的正向電壓，第三厚度t3
介於1000 nm至2000 nm之間(包含端值)。
請參閱第1圖，第二層22包含在第二部位222上方的一側壁223。自半導體元件1的剖面圖視之，側壁223位於第一部位221和第一電極50之間。自半導體元件1的剖面圖視之，為了改善半導體元件1的電流擴散，側壁223和第一電極50之間的一最小距離d1大於第二厚度t2
。較佳的，為了進一步改善半導體元件1的電流擴散，最小距離d1與第二厚度t2
的比值大於10，且較佳的，大於40，更佳的，不大於200。於一實施例中。為了防止或減小半導體元件1的漏電流，側壁223和第一電極50之間的最小距離d1
不小於5000 nm。於一實施例中，側壁223和第一電極50之間的最小距離d1
不小於10000 nm。
第2圖為本公開內容之第二實施例之半導體元件2的俯視圖。本公開內容之第二實施例的半導體元件2包含的結構實質上與第一實施例的半導體元件1包含的結構相同，兩者之間的差異將會在下面描述。於本實施例中，第一電極50包含一第一電極墊51和自第一電極墊51延伸的一第一延伸部位52。第一電極墊51沿著第一方向D1
具有一寬度W1
。第一延伸部位52沿著第一方向D1
具有一寬度W2
。第一延伸部位52的寬度W1
小於第一電極墊51的寬度W2
。側壁223和第一電極墊51之間有一第一最小距離d11
。側壁223和第一延伸部位52之間有一第二最小距離d12
。較佳的，第二最小距離d12
小於第一最小距離d11
。於一實施例中，為了防止或降低半導體元件2的漏電流，第一最小距離d11
不小於10000 nm，第二最小距離d12
不小於5000 nm。於本實施例中，第二電極60包含一第二電極墊61和自第二電極墊61延伸的兩個第二延伸部位62。第二電極墊61沿著第一方向D1
具有一寬度W3
。每個第二延伸部位62沿著第一方向D1
的具有一寬度W4
。每個第二延伸部位62的寬度W4
小於第二電極墊61的寬度W3
。
第3圖為本公開內容之第三實施例之半導體元件3的剖面圖。本公開內容之第三實施例的半導體元件3包含的結構實質上與第一實施例的半導體元件1包含的結構相同，兩者之間的差異將會在下面描述。於本實施例中，半導體元件3更包含位於第二層22和活性區域40之間的一間隔層70。較佳的，間隔層70包含一能階，其小於第一層21的能階。於一實施例中。間隔層70包含Inb
Alc
Ga1-b-c
N，其中0≤b≤1，0≤c≤1。於一實施例中，間隔層70的材料與第二層22的第二材料相同。於一實施例中，間隔層70包含GaN。間隔層70包含具有一第三濃度的第三摻雜物。於本實施例中，第三摻雜物與第二層22的第二摻雜物相同。於本實施例中，為了進一步降低正向電壓並改善半導體元件3的抗靜電放電能力，間隔層70的第三摻雜物的第三濃度低於第二層22的第二摻雜物的第二濃度。於一實施例中，間隔層70的第三摻雜物的第三濃度不小於1×1017
/ cm3
，且較佳的，不超過5×1018
/ cm3
。為了進一步降低半導體元件3的正向電壓，第二層22的第二摻雜物的第二濃度與間隔層70的第三摻雜物的第三濃度的比值大於第一層21的第一摻雜物的第一濃度與第二層22的第二摻雜物的第二濃度的比值。較佳的，第二層22的第二摻雜物的第二濃度與間隔層70的第三摻雜物的第三濃度的比值不小於10，且較佳的，不大於50。為了更進一步降低半導體元件3的正向電壓，第二層22的第二摻雜物的第二濃度與間隔層70的第三摻雜物的第三濃度的比值至少為第一層21的第一摻雜物的第一濃度與第二層22的第二摻雜物的第二濃度的比值的3倍，較佳的，介於5倍和50倍之間(包含端值)。於一實施例中，間隔層70具有一第四厚度，其小於第三厚度t3
。較佳的，第四厚度不小於50 nm，且較佳的，不大於1000 nm，更佳的，介於100 nm和500 nm之間(包含端值)。如果第四厚度小於50 nm，則半導體元件3的抗靜電放電能力會變差，且半導體元件3的正向電壓會變高。於本實施例中，藉由同時包含間隔層70以及相較於第一層21，第一電極50更靠近第二層22，且第一層21的第一材料包含一與第二層的第二材料的元素不同的元素，且第二層22的第二摻雜物的第二濃度低於第一層21的第一摻雜物的第一濃度，半導體元件3同時具有改善的發光效率、較低的正向電壓以及更好的抗靜電放電能力。
在本公開內容之一第四實施例(圖未示)中，本公開內容之第四實施例的半導體元件包含的結構實質上與第三實施例的半導體元件3包含的結構相同，兩者之間的差異將會在下面描述。於本實施例中，間隔層70包含一第一中間層（未示出）和位於第一中間層上的一第二中間層（未示出），其中第一中間層包含具有一濃度的一摻雜物，第二中間層包含具有一濃度的一摻雜物，並且第一中間層的摻雜物的濃度大於第二中間層的摻雜物的濃度。於本實施例中，第一中間層的摻雜物與第二中間層的摻雜物相同。於本實施例中，第一中間層的摻雜物包含，但不限於Si。第二中間層的摻雜物包含，但不限於Si。第一中間層的摻雜物的濃度不小於5×1017
/ cm3
，較佳的，不大於5×1018
/ cm3
。第二中間層的摻雜物的濃度不小於1×1017
/ cm3
，較佳的，不大於1×1018
/ cm3
。於一實施例中，第一中間層的材料與第二中間層的材料實質上相同。於本實施例中，第一中間層的材料和第二中間層的材料包含GaN。
在本公開內容之一第五實施例(圖未示)中，本公開內容之第五實施例的半導體元件包含的結構實質上與第四實施例的半導體元件包含的結構相同，兩者之間的差異將會在下面描述。第4圖為本公開內容之第五實施例之半導體元件的部分範圍之矽元素的濃度以及鋁元素的強度與深度之關係圖，其中關係圖是以二次離子質譜儀測得。半導體元件的一些元素並未顯示於第4圖中，例如氮(N)和鎵(Ga)。於本實施例中，間隔層70包含交替的複數第一中間層和複數第二中間層。單一第一中間層和與其相鄰的單一第二中間層被視為一對。於一實施例中，第一中間層和第二中間層的對數不小於2，且較佳的，不大於10。於一實施例中，第一中間層包含介於15 nm和40 nm之間(包含端值)的一厚度。第二中間層包含介於15 nm和40 nm之間(包含端值)的一厚度。由於間隔層70包含兩個中間層，且兩個中間層包含具有不同濃度的摻雜物，所以可以進一步同時改善半導體元件的抗靜電放電能力和發光效率。
第5圖為本公開內容之第六實施例之半導體元件的剖面圖。本公開內容之第六實施例的半導體元件4包含的結構實質上與第五實施例的半導體元件包含的結構相同，兩者之間的差異將會在下面描述。於本實施例中，半導體元件4更包含位於第一半導體區域20下的一含鋁層80。含鋁層80包含一能階，其大於第一層21的能階。含鋁層80可以降低半導體元件4的漏電流。於一實施例中，含鋁層80包含Ald
Ga1-d
N，其中0 ＜d≤0.3，並且a ＜d，其中第一層21的第一材料包含Ala
Ga1- aN
。於一實施例中，含鋁層80的厚度小於第一層21的第三厚度t3
。含鋁層80的厚度不小於15 nm，並且較佳的，不大於60 nm。於本實施例中，含鋁層80為非故意摻雜的。
於本公開內容中，任一實施例的半導體元件的第二半導體區域30包含一接觸層，接觸層包含一p型摻雜物。較佳的，接觸層的p型摻雜物的濃度不小於1×1018
/ cm3
，較佳的，不小於1×1019
/ cm3
，更佳的，介於1×1019
/ cm3
和5×1022
/cm3
之間(包含端值)。接觸層的材料包含III-V族半導體材料，例如Ale
Ga1-e
N，其中0≤e≤1。。在另一實施例中，接觸層包含GaN。接觸層的厚度不大於15nm，較佳的，不小於3nm。
於本公開內容中，任一實施例的半導體元件的活性區40包含交替的複數井層（圖未示）和複數阻障層（圖未示）。每個阻障層具有一能階。每個井層具有一能階。於一實施例中，其中一阻障層的能階不小於其中一井層的能階，且較佳的，高於其中一井層的能階。較佳的，每個阻障層的能階不小於每個井層的能階，且較佳的，高於每個井層的能階。井層包含III-V族半導體材料。於本實施例中，井層包含Inf
Ga1-f
N，其中0 ＜f≤1。於另一實施例中，井層包含Alg
Ga1-g
N，其中0 ＜g≤1，且較佳的，0 ＜g≤0.4。阻障層包含Alh
Ga1-h
N，其中0≤h≤1。於一實施例中，0 ＜h≤0.6。於另一實施例中，阻障層包含GaN。每個阻障層的厚度大於其中一井層的厚度。較佳的，每個阻障層的厚度大於每個井層的厚度。較佳的，每個阻障層的厚度不大於15nm，並且不小於3nm。每個井層的厚度不大於5nm，且不小於1nm。單一井層和與其相鄰的單一阻障層被視為一對。井層和阻障層的對數不小於4，且較佳的，不大於15。
於一實施例中，半導體元件的尺寸為200 微米Í480微米，半導體元件的活性區40，例如以第一實施例的半導體元件1為例，其面積約為92600 平方微米 (μm2
)，且半導體元件1操作於約20 毫安培(mA)的條件下，半導體元件1的正向電壓約為3 伏特(V)，活性區40的電流密度約為 0.2 安培/平方毫米 (A/mm2
)。於一實施例中，半導體元件的尺寸為130 微米Í240微米，半導體元件的活性區40，例如以半導體元件3, 4為例，其面積約為14250 平方微米 (μm2
)，且半導體元件3, 4操作電流範圍介於0.1 mA 至5 mA(包含端值)，較佳的，介於0.1 mA 至 2 mA (包含端值) ，且更佳的介於0.5 mA 至 1 mA (包含端值)的條件下，半導體元件3, 4的正向電壓介於2.6 V至2.8 V (包含端值)，活性區40的電流密度介於 0.007 A/mm2
至0.35 A/mm2
(包含端值) ，較佳的，介於0.007A/mm2
至 0.14 A/mm2
(包含端值)，且更佳的介於0.035A/mm2
至 0.07 A/mm2
(包含端值)的電流密度之下。於一實施例中，半導體元件操作於一電流密度介於0.005A/mm2
至 0.6 A/mm2
(包含端值)，較佳的，介於0.005A/mm2
至 0.3 A/mm2
(包含端值)，且更佳的介於0.005A/mm2
至 0.1 A/mm2
(包含端值)的電流密度之下。
於本公開內容中，任一實施例的半導體元件更包含位於基板10以及第一半導體區域20之間的一緩衝層(圖未示)，緩衝層是為了降低缺陷以及增進成長於其上的磊晶層的品質。於一實施例中，緩衝層包含Ali
Ga1–i
N，其中0≦i≦1。於一實施例中，緩衝層包含GaN。於 另一實施例中，緩衝層包含AlN。緩衝層形成的方式可以為磊晶或是物理氣象沉積(physical vapor deposition ，PVD)。物理氣象沉積包含濺鍍或是電子束蒸鍍。
於本公開內容中，任一實施例的半導體元件的基板10具有一足夠厚的厚度藉以支撐位於其上的層以及結構，例如，不小於50μm，且更佳的，不超過300 μm。於一實施例中，基板10包含藍寶石，其包含一表面以及週期性的凸出物形成於表面上。於另一實施例中，基板10包含導電材料，導電材料包含(Si)、鍺(Ge)、銅 (Cu)、 鉬(Mo)、鎢鉬合金(MoW)、氮化鎵(GaN) 、氧化鋅(ZnO) 或銅鎢(CuW)。
於本公開內容中，任一實施例的半導體元件的第一電極50以及第二電極60用於與一外接電源連接且傳導一在兩者之間的電流。第一電極50以及第二電極60的材料包含透明導電材料或是金屬材料。透明導電材料包含透明導電氧化物，其包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(Zn2
SnO4
，ZTO) 、鎵摻雜氧化鋅(gallium doped zinc oxide，GZO)，鎢摻雜氧化銦(tungsten doped indium oxide，IWO)、氧化鋅(ZnO) 或氧化銦鋅(IZO)。金屬材料包含金(Au) 、鉑(Pt) 、鍺金鎳(GeAuNi) 、鈦(Ti)、鈹金(BeAu)、鍺金(GeAu)、鋁(Al)、鋅金( ZnAu) 或鎳(Ni)。
於一實施例中，第一電極50和第二電極60分別位在基板10的相反兩側。於本實施例中，基板10包含導電材料。
執行外延成長的方式包含但不限於金屬有機化學氣相沉積(metal-organic chemical vapor deposition，MOCVD)、氫化物氣相外延生長法(hydride vapor phase epitaxial，HVPE) 、或是液相晶體外延生長(liquid-phase epitaxy ，LPE)。較佳的，執行外延成長的方式包含MOCVD。
若任一實施例的半導體元件包含一發光元件，發光元件發出的光的峰值波長位於可見光或不可見光的範圍，且較佳的，位於藍光或是紫外光的範圍。較佳的，峰值波長位於250 nm至570 nm (包含端值)之間，且較佳的，位於 350 nm至 480 nm (包含端值)之間。
於本公開內的另一實施例中，前面所述之實施例中的元件或結構可改變或是互相結合。例如，第3圖所示的半導體元件3包含如第5圖所示的含鋁層80。
需注意的是，本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作顯而易見的修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。不同實施例中相同或相似的構件，或者不同實施例中具相同標號的構件皆具有相同的物理或化學特性。此外，本發明中上述之實施例在適當的情況下，是可互相組合或替換，而非僅限於所描述之特定實施例。在一實施例中詳細描述之特定構件與其他構件的連接關係亦可以應用於其他實施例中，且均落於如後所述之本發明之權利保護範圍的範疇中。
1、2、3、4‧‧‧半導體元件
10‧‧‧基板
20‧‧‧第一半導體區域
30‧‧‧第二半導體區域
40‧‧‧活性區域
50‧‧‧第一電極
60‧‧‧第二電極
21‧‧‧第一層
22‧‧‧第二層
221‧‧‧第一部位
222‧‧‧第二部位
D‧‧‧堆疊方向
t1‧‧‧第一厚度
t2‧‧‧第二厚度
t3‧‧‧第三厚度
223‧‧‧側壁
d1‧‧‧最小距離
51‧‧‧第一電極墊
52‧‧‧第一延伸部位
D1‧‧‧第一方向
W1、W2、 W3、W4‧‧‧寬度
d11‧‧‧第一最小距離
d12‧‧‧第二最小距離
61‧‧‧第二電極墊
62‧‧‧第二延伸部位
70‧‧‧間隔層
80‧‧‧含鋁層
第1圖為本公開內容之第一實施例之半導體元件的剖面圖。
第2圖為本公開內容之第二實施例之半導體元件的俯視圖。
第3圖為本公開內容之第三實施例之半導體元件的剖面圖。
第4圖為本公開內容之第五實施例之半導體元件的部分範圍之元素的濃度或離子強度與深度之關係圖。
第5圖為本公開內容之第六實施例之半導體元件的剖面圖。
無。
1‧‧‧半導體元件
10‧‧‧基板
20‧‧‧第一半導體區域
30‧‧‧第二半導體區域
40‧‧‧活性區域
50‧‧‧第一電極
60‧‧‧第二電極
21‧‧‧第一層
22‧‧‧第二層
221‧‧‧第一部位
222‧‧‧第二部位
D‧‧‧堆疊方向
t1‧‧‧第一厚度
t2‧‧‧第二厚度
t3‧‧‧第三厚度
223‧‧‧側壁
d1‧‧‧最小距離
Claims (10)
- 一種半導體元件，其包含：一第一半導體區域；位於該第一半導體區域上的一第二半導體區域；位於該第一半導體區域和該第二半導體區域之間的一活性區域；位於該第一半導體區域上的一第一電極；其中該第一半導體區域包含一第一層以及位於該第一層以及該活性區域之間的一第二層，該第二層包含一第一部位和與該第一部位相鄰的一第二部位，該第一部位在一堆疊方向上與該活性區域重疊且具有一第一厚度，該第二部位具有一第二厚度，該第二厚度小於該第一厚度，該第一層包含一第一材料和一第一摻雜物，該第一材料包含複數元素，該第一摻雜物具有一第一濃度，該第二層包含一第二材料和一第二摻雜物，該第二材料包含複數元素，該第二摻雜物具有一第二濃度，該第一層的該第一材料的該複數元素之一與該第二層的該第二材料的該複數元素不同，該第一層的該第一摻雜物的該第一濃度大於該第二層的該第二摻雜物的該第二濃度，且該第一電極位於該第二層的該第二部位之上。
- 如申請專利範圍第1項所述的半導體元件，其中該第二層的該第二材料包含一能階，該第一層的該第一材料包含一能階，該第一層的該第一材料的該能階大於該第二層的該第二材料的該能階。
- 如申請專利範圍第1項所述的半導體元件，其中該第一層的該第一摻雜物的該第一濃度介於5×1018/cm3至1×1020/cm3之間包含端值。
- 如申請專利範圍第1項所述的半導體元件，其中該第一層的該第一摻雜物的該第一濃度和該第二層的該第二摻雜物的該第二濃度的一比值不大於10。
- 如申請專利範圍第1項所述的半導體元件，其中該第二層的該第二摻雜物的該第二濃度介於5×1018/cm3和5×1019/cm3之間包含端值。
- 如申請專利範圍第1項所述的半導體元件，其更包含位於該第二層以及該活性區域之間的一間隔層，該間隔層包含一能階，該第一層包含一能階，該間隔層的該能階小於該第一層的該能階。
- 如申請專利範圍第6項所述的半導體元件，其中該間隔層包含具有一第三濃度的一第三摻雜物，該間隔層的該第三摻雜物的該第三濃度小於該第二層的該第二摻雜物的該第二濃度。
- 如申請專利範圍第7項所述的半導體元件，其中該第二層的該第二摻雜物的該第二濃度與該間隔層的該第三摻雜物的該第三濃度的一比值不小於10。
- 如申請專利範圍第1項所述的半導體元件，其更包含位於該第一半導體區域下的一含鋁層，該含鋁層包含一能階，該第一層包含一能階，該含鋁層的該能階大於該第一層的該能階。
- 如申請專利範圍第1項所述的半導體元件，其中該第一層的該第一材料包含鋁(Al)、鎵(Ga)和氮(N)，該第二層的該第二材料的該複數元素包含鎵(Ga)和氮(N)。
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| US20120319162A1 (en) * | 2010-03-01 | 2012-12-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing nitride semiconductor device, nitride semiconductor light-emitting device, and light-emitting apparatus |
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