TWI766210B

TWI766210B - 磊晶結構

Info

Publication number: TWI766210B
Application number: TW108141762A
Authority: TW
Inventors: 劉嘉哲; 林子堯; 施英汝
Original assignee: 環球晶圓股份有限公司
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2022-06-01
Also published as: US20210148007A1; TW202121687A; US12281411B2

Abstract

一種磊晶結構至少包括基板、成核層、緩衝層、通道層、阻障層以及P型氮化鋁銦鎵層。成核層形成於基板上、緩衝層形成於成核層上、通道層形成於緩衝層上、阻障層形成於通道層上、P型氮化鋁銦鎵層形成於阻障層上。P型氮化鋁銦鎵層的材料是有P型摻質的AlInGaN，其中鋁、銦和鎵的含量都沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化，且P型摻質的摻雜濃度沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化。

Description

磊晶結構

本發明是有關於一種半導體結構，且特別是有關於一種適用於增強型(enhancement mode，E-mode)功率元件的磊晶結構。

傳統的氮化鎵空乏型功率元件因為需在閘極施加負偏壓才能關閉，會有安全的疑慮。因此，近來發展使用P型氮化鎵作為閘極之增強型功率元件，其中P型氮化鎵為固定組成且一般摻雜固定劑量的鎂作為摻質，此會造成鎂擴散問題、磊晶品質不佳、表面粗糙度大、鎂活化率差。此外，氮化鎵的能隙較低，所以使用P型氮化鎵還有閘極耐壓能力不佳的問題。

本發明提供一種磊晶結構，可改善磊晶特性與提升元件電性。

本發明的磊晶結構包括基板、成核層、緩衝層、通道層、阻障層以及P型氮化鋁銦鎵層。成核層形成於基板上、緩衝層形成於成核層上、通道層形成於緩衝層上、阻障層形成於通道層上、P型氮化鋁銦鎵層形成於阻障層上。P型氮化鋁銦鎵層的材料是有P型摻質的AlInGaN，其中鋁、銦和鎵的含量都沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化，且P型摻質的摻雜濃度沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化。

在本發明的一實施例中，上述P型氮化鋁銦鎵層的晶格常數為3.2±0.3Å。

在本發明的一實施例中，上述P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿厚度方向為步階週期式減少，鋁含量和銦含量都沿厚度方向為步階週期式增加，且摻雜濃度沿厚度方向為步階週期式變化，所述鋁含量的步階斜率為0.1%/步階~50%/步階，所述銦含量的步階斜率為0.1%/步階~20%/步階，所述P型氮化鋁銦鎵層的能隙沿所述厚度方向從3.4±1 eV至5.03±1 eV步階週期式增加，所述鋁含量的起始值為0~50%，所述鋁含量的結束值為50%~100%，所述銦含量的起始值為0~50%，所述銦含量的結束值為5%~50%。

在本發明的一實施例中，上述P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿厚度方向為步階週期式增加，鋁含量和銦含量都沿厚度方向為步階週期式減少，且摻雜濃度沿厚度方向為步階週期式變化，所述鋁含量的步階斜率為-0.1%/步階~-50%/步階，所述銦含量的步階斜率為-0.1%/步階~-20%/步階，所述P型氮化鋁銦鎵層的能隙沿所述厚度方向從5.03±1 eV至3.4±1 eV步階週期式減少，所述鋁含量的起始值為50%~100%，所述鋁含量的結束值為0~50%，所述銦含量的起始值為5%~50%，所述銦含量的結束值為0~50%。

在本發明的一實施例中，上述P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿厚度方向為步階週期漸變式減少，鋁含量和銦含量都沿厚度方向為步階週期漸變式增加，且摻雜濃度沿厚度方向為步階週期漸變式變化，所述鋁含量的步階斜率為0.1%/步階~50%/步階，所述鋁含量的漸變斜率為±1%/nm~±50%/nm，所述銦含量的步階斜率為0.1%/步階~20%/步階，所述銦含量的漸變斜率為±1%/nm ~ ±10%/nm，所述P型氮化鋁銦鎵層的能隙沿所述厚度方向從3.4±1 eV至5.03±1 eV步階週期式增加，所述鋁含量的起始值為0~50%，所述鋁含量的結束值為50%~100%，所述銦含量的起始值為0~50%，所述銦含量的結束值為5%~50%。

在本發明的一實施例中，上述摻雜濃度沿厚度方向為步階週期漸變式減少，上述摻雜濃度的步階斜率為-1E17 cm^-3 /步階~-10E17 cm^-3 /步階，且上述摻雜濃度的漸變斜率為±1E17 cm^-3 /nm~±10E17 cm^-3 /nm。

在本發明的一實施例中，上述P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿厚度方向為步階週期漸變式增加，鋁含量和銦含量都沿厚度方向為步階週期漸變式減少，且摻雜濃度沿厚度方向為步階週期漸變式變化，所述鋁含量的步階斜率為-0.1%/步階~-50%/步階，所述鋁含量的漸變斜率為±1%/nm~±50%/nm，所述銦含量的步階斜率為-0.1%/步階~-20%/步階，所述銦含量的漸變斜率為±1%/nm ~ ±10%/nm，所述P型氮化鋁銦鎵層的能隙沿所述厚度方向從5.03±1 eV至3.4±1 eV步階週期式增加，所述鋁含量的起始值為50%~100%，所述鋁含量的結束值為0~50%，所述銦含量的起始值為5%~50%，所述銦含量的結束值為0~50%。

在本發明的一實施例中，上述摻雜濃度的步階斜率為1E17 cm^-3 /步階~10E17 cm^-3 /步階或-1E17 cm^-3 /步階~-10E17 cm^-3 /步階。

在本發明的一實施例中，上述摻雜濃度的漸變斜率為±1E17 cm^-3 /nm~±10E17 cm^-3 /nm。

在本發明的一實施例中，上述P型氮化鋁銦鎵層的表面的粗糙度RMS在0.1nm~5nm之間。

基於上述，本發明藉由具有特定組成含量變化及摻雜濃度變化之P型氮化鋁銦鎵層，能解決P型摻質擴散問題，以改善磊晶品質並降低磊晶結構之表面粗糙度，並可調整本發明四元材料（P型氮化鋁銦鎵層）之組成達到晶格匹配，進而改善閘極漏電與耐壓，進而提升元件電性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

下文列舉一些實施例並配合所附圖式來進行詳細地說明，但所提供的實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為了方便理解，下述說明中相同的元件將以相同之符號標示來說明。

圖1是依照本發明的一實施例的一種磊晶結構的剖面示意圖。

請參照圖1，本實施例的磊晶結構包括基板100、成核層102、緩衝層104、通道層106、阻障層108以及P型氮化鋁銦鎵層110。成核層102形成於基板100上；緩衝層104形成於成核層102上；通道層106形成於緩衝層104上；阻障層108形成於通道層106上；P型氮化鋁銦鎵層110形成於阻障層108上。在本實施例中，P型氮化鋁銦鎵層110的材料是有P型摻質的AlInGaN，其中鋁(Al)、銦(In)和鎵(Ga)的含量都沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化，且上述P型摻質的摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化。由於P型氮化鋁銦鎵層110中的In、Ga與Al可調變，所以能得到晶格常數匹配的結果，進而降低材料晶體缺陷。此外，同時也能調變至高能隙特性，如此也能改善閘極耐壓能力。在表面改善方面，因為In具有表面催化作用，可促使Al表面遷移率增加，因而得到較佳之表面粗糙度。關於P型氮化鋁銦鎵層110的組成含量變化與摻雜濃度將於下文詳述。

請繼續參照圖1，基板100的材料例如矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al₂ O₃ )等基板或其他適合的材料。成核層102的材料例如氮化鋁銦等，以減少磊晶結構的應力，並調整磊晶生長後的磊晶結構的翹曲度。緩衝層104的材料例如摻雜的(高阻)氮化鎵等，其中緩衝層102之摻雜濃度例如為1E17 cm^-3 ~5E18 cm^-3 、較佳為4E17 cm^-3 ~2E18 cm^-3 。在一實施例中，緩衝層104之摻質例如包括鐵、鎂、碳等。通道層106的材料例如氮化鎵等。阻障層108的材料例如氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化鋁鎵銦(AlGaInN)等。

在本實施例中，P型氮化鋁銦鎵層110的晶格常數例如3.2±0.3Å，較佳為3.2±0.15Å。另外，P型氮化鋁銦鎵層110的P型摻質例如鎂、鋁、鐵、鋅或碳，較佳是鎂；前述P型摻質的摻雜濃度例如在1E16 cm^-3 ~5E19 cm^-3 之間。P型氮化鋁銦鎵層110的總厚度例如在1nm~500nm之間，較佳是在1nm~200nm之間。P型氮化鋁銦鎵層110的表面110a的粗糙度RMS例如在0.1nm~5nm之間，較佳是在0.1nm~2nm之間。

此外，在圖1中的P型氮化鋁銦鎵層110雖然繪製為單一層結構，但可將其視為由多個區域組成的結構層，且每個區域具有固定或漸變的組成含量變化與摻雜濃度變化。而且「區域」的數目不一定代表層數，因為製程的關係，單一層結構中可能包含超過一種上述變化，所以單一層可以是單一或由數個區域組成，但本發明並不限於此。因此P型氮化鋁銦鎵層110的層數可為2至30層，較佳是2至15層。

圖2是所述實施例的一種P型氮化鋁銦鎵層沿厚度方向的組成含量變化、晶格常數及能隙變化示意圖。

在圖2中，P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿厚度方向為步階週期式減少，鋁含量和銦含量都沿厚度方向為步階週期式增加。文中的「步階週期式減少」是指沿厚度方向由週期性的固定含量區域以及連續步階式減少的區域交替組成的變化；「步階週期式增加」是指沿厚度方向由週期性的固定含量區域以及連續步階式增加的區域交替組成的變化。因此，P型氮化鋁銦鎵層的能隙也會對應於組成含量變化而呈現沿厚度方向為步階週期式增加的趨勢。其中，鋁含量的步階斜率例如0.1%/步階~50%/步階，較佳為0.1%/步階~10%/步階；銦含量的步階斜率例如0.1%/步階~20%/步階，較佳為0.1%/步階~10%/步階；P型氮化鋁銦鎵層的能隙例如沿厚度方向從3.4±1 eV至5.03±1 eV步階週期式增加，較佳為從3.4±0.5 eV至5.03±0.5 eV步階週期式增加。在連續步階式增加的區域中，鋁含量的起始值則可為0~50%，所述鋁含量的結束值可為50%~100%，較佳起始值為0~20%，較佳結束值為60%~90%；銦含量的起始值可為0~50%，銦含量的結束值可為5%~50%，較佳起始值為0~10%，較佳結束值為5%~30%。

另外，圖2的P型氮化鋁銦鎵層的P型摻質例如鎂、鋁、鐵、鋅或碳，較佳是鎂；鎂摻雜濃度例如在1E16 cm^-3 ~5E19 cm^-3 之間，較佳在5E17 cm^-3 ~5E19 cm^-3 之間。而摻雜濃度可沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化，且較佳是摻雜濃度沿厚度方向為步階週期式變化，如後段所述。

圖3A與圖3B是所述實施例的P型氮化鋁銦鎵層的摻雜濃度沿厚度方向為步階週期式變化之示意圖。

在圖3A中，摻雜濃度是沿厚度方向為步階週期式減少，即沿厚度方向由週期性的固定含量區域300以及連續步階式減少的區域302交替組成的變化。在一實施例中，摻雜濃度的步階斜率為-1E17 cm^-3 /步階~-10E17 cm^-3 /步階，較佳為-1E17 cm^-3 /步階~-5E17 cm^-3 /步階。

在圖3B中，摻雜濃度是沿厚度方向為步階週期式增加，即沿厚度方向由週期性的固定含量區域300以及連續步階式增加的區域304交替組成的變化。在一實施例中，摻雜濃度的步階斜率為1E17 cm^-3 /步階~10E17 cm^-3 /步階，較佳為1E17 cm^-3 /步階~5E17 cm^-3 /步階。

圖4是所述實施例的另一種P型氮化鋁銦鎵層沿厚度方向的組成含量變化、晶格常數及能隙變化示意圖。

在圖4中，P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿厚度方向為步階週期式增加，鋁含量和銦含量都沿厚度方向為步階週期式減少。因此，P型氮化鋁銦鎵層的能隙也會對應於組成含量變化而呈現沿厚度方向為步階週期式減少的趨勢。其中，鋁含量的步階斜率例如-0.1%/步階~-50%/步階，較佳為-0.1%/步階~-10%/步階；銦含量的步階斜率例如-0.1%/步階~-20%/步階，較佳為-0.1%/步階~-10%/步階；P型氮化鋁銦鎵層的能隙例如沿厚度方向從5.03±1 eV至3.4±1 eV步階週期式減少，較佳為從5.03±0.5 eV至3.4±0.5 eV步階週期式減少。在連續步階式減少的區域中，鋁含量的起始值則可為50%~100%，所述鋁含量的結束值可為0~50%，較佳起始值為60%~90%，較佳結束值為0~20%；銦含量的起始值可為5%~50%，銦含量的結束值可為0~50%，較佳起始值為5%~30%，較佳結束值為0~10%。另外，P型氮化鋁銦鎵層的P型摻質例如鎂、鋁、鐵、鋅或碳，較佳是鎂；鎂摻雜濃度例如在1E16 cm^-3 ~5E19 cm^-3 之間，較佳在1E18 cm^-3 ~5E19 cm^-3 之間。而摻雜濃度可沿厚度方向為步階週期式變化，且較佳如圖3A或者圖3B如示。

圖5是所述實施例的又一種P型氮化鋁銦鎵層沿厚度方向的組成含量變化、晶格常數及能隙變化示意圖。

在圖5中，P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿厚度方向為步階週期漸變式減少，鋁含量和銦含量都沿厚度方向為步階週期漸變式增加。文中的「步階週期漸變式減少」是指沿厚度方向由週期性的固定含量區域、連續步階式減少的區域以及介於前兩者之間的漸變區域重覆交替組成的變化；「步階週期漸變式增加」是指沿厚度方向由週期性的固定含量區域、連續步階式增加的區域以及介於前兩者之間的漸變區域重覆交替組成的變化。因此，P型氮化鋁銦鎵層的能隙也會對應於組成含量變化而呈現沿厚度方向為步階週期漸變式增加的趨勢。其中，鋁含量的步階斜率例如0.1%/步階~50%/步階，較佳為0.1%/步階~10%/步階；鋁含量的漸變斜率例如±1%/nm~±50%/nm，較佳為±1%/nm~±30%/nm；銦含量的步階斜率例如0.1%/步階~20%/步階，較佳為0.1%/步階~10%/步階；銦含量的漸變斜率例如±1%/nm~±10%/nm，較佳為±1%/nm~±5%/nm；P型氮化鋁銦鎵層的能隙例如沿厚度方向從3.4±1 eV至5.03±1 eV步階週期式增加，較佳為從3.4±0.5 eV至5.03±0.5 eV步階週期式增加。在連續步階式增加的區域中，鋁含量的起始值則可為0~50%，所述鋁含量的結束值可為50%~100%，較佳起始值為0~20%，較佳結束值為60%~90%；銦含量的起始值可為0~50%，銦含量的結束值可為5%~50%，較佳起始值為0~10%，較佳結束值為5%~30%。

另外，圖5的P型氮化鋁銦鎵層的P型摻質例如鎂、鋁、鐵、鋅或碳，較佳是鎂；鎂摻雜濃度例如在1E16 cm^-3 ~5E19 cm^-3 之間，較佳在5E17 cm^-3 ~5E19 cm^-3 之間。而摻雜濃度可沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化，且較佳是摻雜濃度沿厚度方向為步階週期漸變式變化，如後段所述。

圖6A與圖6B是所述實施例的P型氮化鋁銦鎵層的摻雜濃度沿厚度方向為步階週期漸變式變化之示意圖。

在圖6A中，摻雜濃度是沿厚度方向為步階週期漸變式減少，即沿厚度方向由週期性的固定含量區域600、連續步階式減少的區域602以及介於前兩者之間的漸變區域604重覆交替組成的變化。在一實施例中，摻雜濃度的步階斜率為-1E17 cm^-3 /步階~-10E17 cm^-3 /步階，較佳為-1E17 cm^-3 /步階~-5E17 cm^-3 /步階；摻雜濃度的漸變斜率為±1E17 cm^-3 /nm~±10E17 cm^-3 /nm，較佳為±1E17 cm^-3 /nm~±5E17 cm^-3 /nm。而且，在一最佳實施例中，若是以圖5的組成含量變化搭配圖6A的摻雜濃度變化，除可有效改善P型氮化鋁銦鎵層的缺陷密度、表面粗糙度外，還有如下功效。舉例來說，鋁含量沿厚度方向步階週期漸變式增加，會容易在閘極金屬（未繪示）與P型氮化鋁銦鎵層之間形成肖特基（schottky）接觸，能改善元件閘極漏電流與耐壓能力；摻雜濃度（如鎂摻雜濃度）沿厚度方向步階週期漸變式減少，也容易在閘極金屬（未繪示）與P型氮化鋁銦鎵層之間形成schottky，能改善元件閘極（gate）漏電流與耐壓能力。另外，也可達到高電洞濃度，並改善P型摻質（如鎂）擴散至二維電子氣（2DEG）所造成的電性問題，達成最佳之結構表現。

在圖6B中，摻雜濃度是沿厚度方向為步階週期漸變式增加，即沿厚度方向由週期性的固定含量區域600、連續步階式增加的區域606以及介於前兩者之間的漸變區域608重覆交替組成的變化。在一實施例中，摻雜濃度的步階斜率為1E17 cm^-3 /步階~10E17 cm^-3 /步階，較佳為1E17 cm^-3 /步階~5E17 cm^-3 /步階；摻雜濃度的漸變斜率為±1E17 cm^-3 /nm~±10E17 cm^-3 /nm，較佳為±1E17 cm^-3 /nm~±5E17 cm^-3 /nm。

圖7是所述實施例的再一種P型氮化鋁銦鎵層沿厚度方向的組成含量變化、晶格常數及能隙變化示意圖。

請參照圖7，P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿厚度方向為步階週期漸變式增加，鋁含量和銦含量都沿厚度方向為步階週期漸變式減少。因此，P型氮化鋁銦鎵層的能隙也會對應於組成含量變化而呈現沿厚度方向為步階週期漸變式減少的趨勢。其中，鋁含量的步階斜率例如-0.1%/步階~-50%/步階，較佳為-0.1%/步階~-10%/步階；鋁含量的漸變斜率例如±1%/nm~±50%/nm，較佳為±1%/nm~±30%/nm；銦含量的步階斜率例如-0.1%/步階~-20%/步階，較佳為-0.1%/步階~-10%/步階；銦含量的漸變斜率例如±1%/nm~±10%/nm，較佳為±1%/nm~±5%/nm；P型氮化鋁銦鎵層的能隙例如沿厚度方向從5.03±1 eV至3.4±1 eV步階週期式減少，較佳為從5.03±0.5 eV至3.4±0.5 eV步階週期式減少。在連續步階式減少的區域中，鋁含量的起始值則可為50%~100%，所述鋁含量的結束值可為0~50%，較佳起始值為60%~90%，較佳結束值為0~20%；銦含量的起始值可為5%~50%，銦含量的結束值可為0~50%，較佳起始值為5%~30%，較佳結束值為0~10%。

另外，圖7的P型氮化鋁銦鎵層的P型摻質例如鎂、鋁、鐵、鋅或碳，較佳是鎂；鎂摻雜濃度例如在1E16 cm^-3 ~5E19 cm^-3 之間，較佳在1E18 cm^-3 ~5E19 cm^-3 之間。而摻雜濃度可沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化，且較佳是摻雜濃度沿厚度方向為步階週期漸變式變化，如圖6A或者圖6B所示。

綜上所述，本發明藉由具有特定組成含量變化及摻雜濃度變化之P型氮化鋁銦鎵層，來降低其缺陷密度與表面粗糙度，並降低P型摻質擴散的機率，以改善磊晶品質並提升晶格匹配度，進而改善閘極漏電與耐壓。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:基板 102:成核層 104:緩衝層 106:通道層 108:阻障層 110:P型氮化鋁銦鎵層 110a:表面 300、600:固定含量區域 302、602:連續步階式減少的區域 304、606:連續步階式增加的區域 604、608:漸變區域

圖1是依照本發明的一實施例的一種磊晶結構的剖面示意圖。圖2是所述實施例的一種P型氮化鋁銦鎵層沿厚度方向的組成含量變化、晶格常數及能隙變化示意圖。圖3A是所述實施例的P型氮化鋁銦鎵層的摻雜濃度沿厚度方向為步階週期式減少之示意圖。圖3B是所述實施例的P型氮化鋁銦鎵層的摻雜濃度沿厚度方向為步階週期式增加之示意圖。圖4是所述實施例的另一種P型氮化鋁銦鎵層沿厚度方向的組成含量變化、晶格常數及能隙變化示意圖。圖5是所述實施例的又一種P型氮化鋁銦鎵層沿厚度方向的組成含量變化、晶格常數及能隙變化示意圖。圖6A是所述實施例的P型氮化鋁銦鎵層的摻雜濃度沿厚度方向為步階週期漸變式減少之示意圖。圖6B是所述實施例的P型氮化鋁銦鎵層的摻雜濃度沿厚度方向為步階週期漸變式增加之示意圖。圖7是所述實施例的再一種P型氮化鋁銦鎵層沿厚度方向的組成含量變化、晶格常數及能隙變化示意圖。

100:基板

102:成核層

104:緩衝層

106:通道層

108:阻障層

110:P型氮化鋁銦鎵層

110a:表面

Claims

一種磊晶結構，包括：基板；成核層，形成於所述基板上；緩衝層，形成於所述成核層上；通道層，形成於所述緩衝層上；阻障層，形成於所述通道層上；以及P型氮化鋁銦鎵層，形成於所述阻障層上，所述P型氮化鋁銦鎵層的材料是有P型摻質的AlInGaN，其中鋁、銦和鎵的含量都沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化，且所述P型摻質的摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化。
如申請專利範圍第1項所述的磊晶結構，其中所述P型氮化鋁銦鎵層的晶格常數為3.2±0.3Å。
如申請專利範圍第1項所述的磊晶結構，其中所述P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿所述厚度方向為步階週期式減少，鋁含量和銦含量都沿所述厚度方向為步階週期式增加，且所述摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期式變化，所述鋁含量的步階斜率為0.1%/步階~50%/步階，所述銦含量的步階斜率為0.1%/步階~20%/步階，所述P型氮化鋁銦鎵層的能隙沿所述厚度方向從3.4±1eV至5.03±1eV步階週期式增加，在所述步階週期式增加的連續步階式增加的區域中，所述鋁含量的起始值為0~50%，所述鋁含量的結束值為50%~100%，所述銦含量的起始值為0~50%，所述銦含量的結束值為5%~50%。
如申請專利範圍第1項所述的磊晶結構，其中所述P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿所述厚度方向為步階週期式增加，鋁含量和銦含量都沿所述厚度方向為步階週期式減少，且所述摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期式變化，所述鋁含量的步階斜率為-0.1%/步階~-50%/步階，所述銦含量的步階斜率為-0.1%/步階~-20%/步階，所述P型氮化鋁銦鎵層的能隙沿所述厚度方向從5.03±1eV至3.4±1eV步階週期式減少，在所述步階週期式減少的連續步階式減少的區域中，所述鋁含量的起始值為50%~100%，所述鋁含量的結束值為0~50%，所述銦含量的起始值為5%~50%，所述銦含量的結束值為0~50%。
如申請專利範圍第1項所述的磊晶結構，其中所述P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿所述厚度方向為步階週期漸變式減少，鋁含量和銦含量都沿所述厚度方向為步階週期漸變式增加，且所述摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期漸變式變化，所述鋁含量的步階斜率為0.1%/步階~50%/步階，所述鋁含量的漸變斜率為±1%/nm~±50%/nm，所述銦含量的步階斜率為0.1%/步階~20%/步階，所述銦含量的漸變斜率為±1%/nm~±10%/nm，所述P型氮化鋁銦鎵層的能隙沿所述厚度方向從3.4±1eV至 5.03±1eV步階週期式增加，在所述步階週期漸變式增加的連續步階式增加的區域中，所述鋁含量的起始值為0~50%，所述鋁含量的結束值為50%~100%，所述銦含量的起始值為0~50%，所述銦含量的結束值為5%~50%。
如申請專利範圍第5項所述的磊晶結構，其中所述摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期漸變式減少，所述摻雜濃度的步階斜率為-1E17 cm^-3/步階~-10E17 cm^-3/步階，且所述摻雜濃度的漸變斜率為±1E17 cm^-3/nm~±10E17 cm^-3/nm。
如申請專利範圍第1項所述的磊晶結構，其中所述P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿所述厚度方向為步階週期漸變式增加，鋁含量和銦含量都沿所述厚度方向為步階週期漸變式減少，且所述摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期漸變式變化，所述鋁含量的步階斜率為-0.1%/步階~-50%/步階，所述鋁含量的漸變斜率為±1%/nm~±50%/nm，所述銦含量的步階斜率為-0.1%/步階~-20%/步階，所述銦含量的漸變斜率為±1%/nm~±10%/nm，所述P型氮化鋁銦鎵層的能隙沿所述厚度方向從5.03±1eV至3.4±1eV步階週期式增加，在所述步階週期漸變式減少的連續步階式減少的區域中，所述鋁含量的起始值為50%~100%，所述鋁含量的結束值為0~50%，所述銦含量的起始值為5%~50%，所述銦含量的結束值為0~50%。
如申請專利範圍第3、4、7項中任一項所述的磊晶結構，其中所述摻雜濃度的步階斜率為1E17 cm^-3/步階~10E17 cm^-3/步階或-1E17 cm^-3/步階~-10E17 cm^-3/步階。
如申請專利範圍第7項中任一項所述的磊晶結構，其中所述摻雜濃度的漸變斜率為±1E17 cm^-3/nm~±10E17 cm^-3/nm。
如申請專利範圍第1項所述的磊晶結構，其中所述P型氮化鋁銦鎵層的表面的粗糙度RMS在0.1nm~5nm之間。
一種磊晶結構，包括：基板；成核層，形成於所述基板上；緩衝層，形成於所述成核層上；通道層，形成於所述緩衝層上；阻障層，形成於所述通道層上；以及P型氮化鋁銦鎵層，形成於所述阻障層上，所述P型氮化鋁銦鎵層的材料是有P型摻質的AlInGaN，其中所述P型氮化鋁銦鎵層的鎵含量沿所述厚度方向為步階週期漸變式減少，鋁含量和銦含量都沿所述厚度方向為步階週期漸變式增加，且所述摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期漸變式變化，所述鋁含量的步階斜率為0.1%/步階~50%/步階，所述鋁含量的漸變斜率為±1%/nm~±50%/nm，所述銦含量的步階斜率為0.1%/步階~20%/步階，所述銦含量的漸變斜率為±1%/nm~±10%/nm，所述P型氮化鋁銦鎵層的能隙沿所述厚度方向從3.4±1eV至 5.03±1eV步階週期式增加，在所述步階週期漸變式增加的連續步階式增加的區域中，所述鋁含量的起始值為0~50%，所述鋁含量的結束值為50%~100%，所述銦含量的起始值為0~50%，所述銦含量的結束值為5%~50%。
如申請專利範圍第11項所述的磊晶結構，其中所述摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期漸變式減少，所述摻雜濃度的步階斜率為-1E17 cm^-3/步階~-10E17 cm^-3/步階，且所述摻雜濃度的漸變斜率為±1E17 cm^-3/nm~±10E17 cm^-3/nm。
一種磊晶結構，包括：基板；成核層，形成於所述基板上；緩衝層，形成於所述成核層上；通道層，形成於所述緩衝層上；阻障層，形成於所述通道層上；以及P型氮化鋁銦鎵層，形成於所述阻障層上，所述P型氮化鋁銦鎵層的材料是有P型摻質的AlInGaN，其中鋁、銦和鎵的含量都沿厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化，且所述P型摻質的摻雜濃度沿所述厚度方向為步階週期式變化或步階週期漸變式變化，其中所述步階週期式變化是由週期性的固定含量區域以及連續步階式增加或減少的區域交替組成的變化，且所述步階週期漸變式變化是由週期性的固定含量區域、連續步階式減少或增加的區域以及介於前兩者之間的漸變區域重覆交替組成的變化。