本發(fā)明提供一種外延結(jié)構(gòu)，包括：基板、成核層、緩沖層以及氮化物層。成核層設(shè)置于基板上，所述成核層于厚度方向上由多個(gè)區(qū)域組成，所述區(qū)域的化學(xué)組成為Alsubgt;(1?x)/subgt;Insubgt;x/subgt;N，其中0≤x≤1。緩沖層設(shè)置于成核層上，成核層的厚度小于緩沖層的厚度。氮化物層則設(shè)置于緩沖層上，其中所述成核層與所述緩沖層接觸的表面的粗糙度大于所述緩沖層與所述氮化物層接觸的表面的粗糙度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種外延結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

由于外延制程所形成的膜層具有純度高、厚度控制性佳等優(yōu)點(diǎn)，因此目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于射頻(RF)元件或功率元件的制造中。

一般的RF元件所采用的外延結(jié)構(gòu)中會(huì)在硅基板上形成一層作為成核層的氮化鋁(AlN)層，再接續(xù)外延制程。然而，在成核層和硅基板界面常有成核層材料本身所引發(fā)的自發(fā)極化；或者因成核層和基板晶格不匹配引發(fā)壓電極化，導(dǎo)致寄生信道的存在，因而增加RF損失(RF?loss)。此外，成核層中的鋁原子還容易擴(kuò)散至硅基板表面，導(dǎo)致高導(dǎo)電層的形成，產(chǎn)生泄漏電流，也會(huì)影響RF元件特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種外延結(jié)構(gòu)，可解決傳統(tǒng)外延結(jié)構(gòu)中的成核層中的金屬原子擴(kuò)散至基板，降低RF的損失，進(jìn)而不影響RF元件特性。

本發(fā)明的一種外延結(jié)構(gòu)包括，基板、成核層、緩沖層、以及氮化物層。成核層設(shè)置于所述基板上，成核層于厚度方向上由多個(gè)區(qū)域組成，所述區(qū)域的化學(xué)組成為Al_(1-x)In_xN，其中0≤x≤1。緩沖層設(shè)置于所述成核層上，以及氮化物層設(shè)置于所述緩沖層上。所述成核層的厚度小于所述緩沖層的厚度，且成核層與緩沖層接觸的表面的粗糙度大于緩沖層與氮化物層接觸的表面的粗糙度。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述多個(gè)區(qū)域中的x值的最大值皆相同、x值的最小值皆相同，且每個(gè)區(qū)域的漸變斜率的絕對(duì)值為0.1％/nm～50％/nm。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述多個(gè)區(qū)域中的x值的最大值沿著所述厚度方向減小，而上述多個(gè)區(qū)域中的x值的最小值皆相同，每個(gè)區(qū)域的漸變斜率的絕對(duì)值為0.1％/nm～50％/nm，且上述多個(gè)區(qū)域的步階斜率為-0.1％/回路(loop)～-50％/回路。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述多個(gè)區(qū)域中的x值的最大值沿著所述厚度方向減小，而上述多個(gè)區(qū)域中的x值的最小值皆相同，每四個(gè)區(qū)域的化學(xué)組成中的x值是由四段變化所組成，所述四段變化包括：由最大值漸變至最小值的第一漸變區(qū)、由最小值漸變至最大值的第二漸變區(qū)、由最大值漸變至最小值的第三漸變區(qū)以及由最小值漸變至最大值的第四漸變區(qū)，所述第一、第二以及第三漸變區(qū)中的x值的最大值相同，所述第四漸變區(qū)的x值的最大值則是第一漸變區(qū)的x值的最大值以步階斜率為-0.1％/回路(loop)～-50％/回路減少的值，且每個(gè)區(qū)域的漸變斜率的絕對(duì)值為0.1％/nm～50％/nm。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述每個(gè)區(qū)域的化學(xué)組成中的x值沿著厚度方向以周期漸變式增加或減少。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述每四個(gè)區(qū)域的化學(xué)組成中的x值是沿著所述厚度方向由四段變化所組成，所述四段變化包括：最大值的第一固定區(qū)、由所述最大值漸變至最小值的第一漸變區(qū)、所述最小值的第二固定區(qū)以及由所述最小值漸變至所述最大值的第二漸變區(qū)，其中所述第一漸變區(qū)與所述第二漸變區(qū)的漸變斜率的絕對(duì)值為0.1％/nm～50％/nm。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述多個(gè)區(qū)域的化學(xué)組成中的x值沿著所述厚度方向以步階式減小，每個(gè)區(qū)域中x值沿著所述厚度方向不變，且所述多個(gè)區(qū)域的步階斜率為-0.1％/回路～-50％/回路。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述每個(gè)區(qū)域的化學(xué)組成中的x值沿著所述厚度方向以步階式漸變減少。