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TWI790155B - 半導體磊晶晶圓 - Google Patents

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TWI790155B
TWI790155B TW111112992A TW111112992A TWI790155B TW I790155 B TWI790155 B TW I790155B TW 111112992 A TW111112992 A TW 111112992A TW 111112992 A TW111112992 A TW 111112992A TW I790155 B TWI790155 B TW I790155B
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contact layer
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semiconductor
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黃朝興
金宇中
文長 戴
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全新光電科技股份有限公司
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Abstract

一種半導體磊晶晶圓，包含基板、第一磊晶堆疊結構、第一歐姆接觸層與第二磊晶堆疊結構。其特徵在於歐姆接觸層是使用含氮量低的化合物，且透過使歐姆接觸層於長晶過程時不產生明顯的應力。如此，形成於歐姆接觸層之上的第二磊晶堆疊結構，能有良好磊晶品質。藉此提供製作GaAs積體電路或InP積體電路用的高品質半導體磊晶晶圓。

Description

半導體磊晶晶圓
一種半導體磊晶晶圓，尤其是一種能製作出GaAs積體電路或InP積體電路的半導體磊晶晶圓，並不使用GaN材料系統，其中兩半導體元件之間具有低含氮量且相對於基板不產生明顯應力的歐姆接觸層，其中兩半導體元件係為垂直堆疊的相對關係。
在半導體領域中，不論是對半導體物理和材料的特性研究，還是半導體元件的製作，金屬與半導體相互接觸發揮著極其重要的作用，接觸性能的好壞直接影響半導體元件的品質。金屬-半導體接觸一般分為兩類：一類是具有整流作用的蕭特基接觸；另一類是非整流作用的歐姆接觸。通常半導體元件是採用歐姆接觸做電氣連接，歐姆接觸品質的好壞、接觸電阻的大小和散熱性會影響到半導體元件的效率、RF特性、光電特性、雜訊、增益或開關速度等主要特性。一般而言，金屬與半導體層間的歐姆接觸電阻越小越好，這就需要實現良好的歐姆接觸，歐姆接觸性能越好，歐姆接觸電阻越低。
參閱圖1，圖1是習知技術的異質接面雙極性電晶體(HBT)的示意圖，射極的歐姆接觸層普遍使用砷化銦鎵(InGaAs)。在美國專利公開號2003/0025128 A1一案中，揭露了射極的歐姆接觸層為砷銻化銦鎵(InGaAsSb)。可知，現有的歐姆接觸層是透過含銦的材料來使射極的歐姆接觸層的電阻變低。
InGaAs或InGaAsSb歐姆接觸層通常是形成於GaAs或AlGaAs之 上。以InGaAs歐姆接觸層與GaAs為例，因為InGaAs的晶格常數是大於GaAs的晶格常數，從而磊晶成長InGaAs的過程中，InGaAs會產生壓縮應力，當InGaAs層的厚度超過其臨界厚度(critical thinckness)時，則容易在InGaAs層產生缺陷或差排(dislocation)。從而，在有缺陷或差排的InGaAs歐姆接觸層上形成多層的磊晶層，則InGaAs歐姆接觸層上的多層磊晶層也容易產生缺陷、差排(dislocation)或表面形態(surface morphology)不良。結果，導致InGaAs上的多層磊晶層品質不良。受限於此，InGaAs層或InGaAsSb歐姆接觸層之上難以製作出品質良好的另一半導體元件。連帶難以實現高積體化或高品質的GaAs(砷化鎵)積體電路。
通常，要形成良好的歐姆接觸，歐姆接觸層需要使用能隙較小的材料。以InGaAs與InGaAsSb而言，透過提高銦(In)含量，能使InGaAs與InGaAsSb的能隙變小。然而提高In的含量，在乾蝕刻製程中卻因為In變多，而產生較多的反應物。因此，需要經常清除殘留在腔室與排氣系統的反應物，換言之，直接影響產能，良率或加重成本。
此外，當基板與歐姆接觸層分別是GaAs與InGaAs(Sb)，GaAs基板與InGaAs(Sb)歐姆接觸層會有較大的晶格不匹配，導致InGaAs(Sb)歐姆接觸層會有明顯的應力，InGaAs(Sb)歐姆接觸層容易引發缺陷、差排(dislocation)或表面形態(surface morphology)不良；當歐姆接觸層為GaAs時，且基板為GaAs時，雖然GaAs歐姆接觸層與基板的晶格常數一樣，但是GaAs歐姆接觸層的能隙太大，歐姆接觸特性不佳。雖然InGaAs(Sb)歐姆接觸層的能隙可以透過增加In含量來降低能隙，但有前文所述的缺點。
本發明的目的在於解決現有技術的缺點與限制，並提供具有良好 磊晶品質的GaAs積體電路或InP積體電路，且不影響歐姆接觸層的歐姆接觸特性與減少乾蝕刻製程時所生成的反應物。
在一實施例中，半導體磊晶晶圓包含基板、第一磊晶堆疊結構、歐姆接觸層以及第二磊晶堆疊結構。其特點在於，歐姆接觸層是使用含氮量低的化合物，且控制歐姆接觸層與基板之間的晶格不匹配度，而使歐姆接觸層於長晶過程時相對於GaAs基板不會有明顯的應力，因此歐姆接觸層的缺陷與差排較少或具有較佳的表面型態。如此，歐姆接觸層之上可以繼續形成足夠層數且晶體品質良好的第二磊晶堆疊結構。此外，雖然歐姆接觸層是使用含氮量低的化合物，但並不會顯著增加歐姆接觸層的接觸電阻。
在一實施例，在基板與第一磊晶堆疊結構之間或在第一磊晶堆疊結構之中更設置含氮量低的歐姆接觸層。
在一實施例中，「歐姆接觸層」的含氮量低的材料可以是GaAsN、GaAsNSb、GaAsNBi、GaAsNSbBi、InGaAsN、InGaAsNSb、InGaAsNBi或InGaAsNSbBi。
提供一種能製作出具良好磊晶品質的GaAs積體電路或InP積體電路的半導體磊晶晶圓。所謂的GaAs積體電路或InP積體電路是指，基板使用GaAs基板、Ge基板或InP基板，第一與第二磊晶堆疊結構依據基板種類而使用GaAs材料系統或InP材料系統。值得注意的是，第一與第二磊晶堆疊結構不使用GaN等材料系統。
在一實施例，第一磊晶堆疊結構更包含一半導體層，其與歐姆接觸層是直接或間接接觸。當磊晶晶圓是用於製作GaAs積體電路，則基板可以為Ge基板或GaAs基板，而半導體層可以是GaAs、AlGaAs、InAlAs、InGaP或InGaAs，第一與第二磊晶堆疊結構使用GaAs材料系統(GaAs-based material)。當磊晶晶圓是用於製作InP積體電路是指，基板是使用InP基板，半導體層可以是 InAlAs、InGaP、InP、InAlGaAs及InGaAsP，第一與第二磊晶堆疊結構使用InP材料系統(InP-based material)。本文所指的GaAs積體電路或InP積體電路是指，一磊晶晶圓內具有多個為垂直堆疊關係的半導體元件(相對關係)。
相較於先前技術，因為歐姆接觸層是含低氮材料如「GaAsN」、「InGaAsN」等，所以「N型歐姆接觸層」與「N型歐姆接觸金屬」之間的載子位障會下降(相較於先前技術InGaAs)，因此「N型歐姆接觸層」與「N型歐姆接觸金屬」的歐姆接觸特性較好。類似的，相較於先前技術，歐姆接觸層為(In)GaAsNSb、(In)GaAsNBi或(In)GaAsNSbBi時，因為歐姆接觸層含Sb或Bi，所以「P型歐姆接觸層」與「P型歐姆接觸金屬」之間的載子位障會下降(相較於InGaAs)，因此「P型歐姆接觸層」與「P型歐姆接觸金屬」的歐姆接觸特性可能較好。
另一方面，InGaAsN、InGaAsNSb、InGaAsNBi或InGaAsNSbBi的能隙比InGaAs(InGaAsSb)低，所以InGaAsN、InGaAsNSb、InGaAsNBi或InGaAsNSbBi中的In含量能降低，所以，每次的乾蝕刻製程時，所生成的反應物變得較少，如此將延長設備的清潔保養的周期，與降低設備清潔保養的頻率，有利於提升產能，良率或降低成本。
較佳的，「歐姆接觸層與Ge」、「歐姆接觸層與GaAs」或「歐姆接觸層與InP」的晶格不匹配度需約小於±10000ppm。透過使歐姆接觸層的晶格常數接近於基板的晶格常數，因此歐姆接觸層於長晶時，歐姆接觸層不會引起明顯的應力，所以歐姆接觸層的臨界厚度可以較厚。換言之，歐姆接觸層不容易產生缺陷、差排(dislocation)或表面型態(surface morphology)劣化。如此，歐姆接觸層之上容易磊晶成長出品質良好的一層或多層磊晶層。
在一實施例，於歐姆接觸層及與其相鄰的半導體層之間更設置一「能隙漸變層」，其中「能隙漸變層」能幫助電子越過較高的電子位障。
使用GaAsN、GaAsNSb、GaAsNBi、GaAsNSbBi、InGaAsN、InGaAsNSb、InGaAsNBi或InGaAsNSbBi的「歐姆接觸層」，能與多數用於歐姆接觸的金屬材料形成歐姆接觸。且低含氮的歐姆接觸層的材料的能隙較小，也能達成較佳的歐姆接觸。
在一實施例，半導體磊晶晶圓包含基板、第一磊晶堆疊結構、含氮量低的歐姆接觸層。含氮量低的歐姆接觸層係設置於在基板與第一磊晶堆疊結構之間、在第一磊晶堆疊結構之中或包含上述兩者。歐姆接觸層的實施方式與上述的歐姆接觸層相同。
第一磊晶堆疊結構與第二磊晶堆疊結構可形成第一半導體元件與第二半導體元件。依照不同應用目的，第一半導體元件與第二半導體元件可以是相同或不同的半導體元件。第一半導體元件或第二半導體元件可以是場效電晶體(Field Effect Transisotr,FET)、異質接面雙極性電晶體(Heterojunction Bipolar Transistor,HBT)、高電子遷移率電晶體(High Electron Mobility Transisotr,HEMT)、假型高電子遷移率電晶體(pseudomorphic High Electron Mobility Transistor；PHEMT)、雙極性電晶體(bipolar junction transistor,BJT)、雙極場效電晶體(bipolar field effect transistor,BiFET)、雙極高電子移動率電晶體(bipolar high-electron mobility transistor,BiHEMT)、光電二極體(Photodiode,PD)、雷射二極體(Laser Diode,LD)、邊射型雷射二極體(Edge Emitting Laser,EEL)、垂直共振腔面射型雷射二極體(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)、可變電容(varactor)、(pnpn)resistor、發光二極體(Light Emitting Diode,LED)、太陽能電池(Solar Cell,SC)。
1’:基板
2’:次集極層
3’:集極層
4’:基極層
5’:射極層
6’:射極蓋層
7’:歐姆接觸層
10:基板
20:次集極層
30:集極層
40:基極層
50:射極層
60:射極蓋層
71:第一歐姆接觸層
72:第二歐姆接觸層
80:金屬
1:基板
2:緩衝層
3:下DBR層
4:下間隔層
5:主動層
6:上間隔層
7:上DBR層
73:第三歐姆接觸層
100:基板
200:緩衝層
300:下Cladding層
400:下間隔層
500:主動層
600:上間隔層
700:上Cladding層
74:第四歐姆接觸層
L1:InGaP層
L2:GaAs層
L3:GaAs層
L4:GaAs層
L5:GaAs層
S1、S2:頂面
圖1是習知技術的異質接面雙極性電晶體(HBT)的示意圖，其中，歐姆接觸層與射極蓋層分別為InGaAs與GaAs。
圖2為本說明書的第一實施例的HBT的示意圖，其中歐姆接觸層是位於HBT的頂部上。
圖3是本說明書的第二實施例的HBT的示意圖。
圖4是本說明書的第三實施例的VCSEL的示意圖。
圖5是本說明書的第四實施例的EEL的示意圖。
圖6是本說明書的金屬電極的一實施例示意圖。
圖7是本說明書的砷化鎵(GaAs)積體電路的一實施例示意圖。
圖8是本說明書的砷化鎵(GaAs)積體電路的另一實施例示意圖。
圖9a是在圖2的第一歐姆接觸層(InGaAsN)之上形成多層磊晶層的示意圖。
圖9b是在圖1的歐姆接觸層(InGaAs)之上形成多層磊晶層的示意圖。
圖10a與圖10b是以光學顯微鏡(Optical Microscope)拍攝圖9a與圖9b磊晶片的頂部的表面形態的影像。
圖11是TLM電阻的量測結果示意圖。
以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
以下描述具體的元件及其排列的例子以簡化本發明。當然這些僅是例子且不該以此限定本發明的範圍。例如，在描述中提及一層於另一層之上時，其可能包括該層與該另一層直接接觸的實施例，也可能包括兩者之間有其他元件或磊晶層形成而沒有直接接觸的實施例。此外，在不同實施例中可能使 用重複的標號及/或符號，這些重複僅為了簡單清楚地敘述一些實施例，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定關聯。
此外，其中可能用到與空間相關的用詞，像是“在...下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，這些關係詞係為了便於描述圖式中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。這些空間關係詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。
本發明說明書提供不同的實施例來說明不同實施方式的技術特徵。舉例而言，全文說明書中所指的“一些實施例”意味著在實施例中描述到的特定特徵、結構、或特色至少包含在一實施例中。因此，全文說明書不同地方所出現的片語“在一些實施例中”所指不一定為相同的實施例。
此外，特定的特徵、結構、或特色可在一或多個的實施例中透過任何合適的方法結合。進一步地，對於在此所使用的用語“包括”、“具有”、“有”、“其中”或前述之變換，這些語意類似於用語“包括”來包含相應的特徵。
此外，”層”可以是單一層或者包含是多層；而一磊晶層的”一部分”可能是該磊晶層的一層或互為相鄰的複數層。
圖2是本說明書的第一實施例的HBT的示意圖。
如圖2所示，第一實施例是HBT的一例示結構。如圖2所示，半導體元件是以HBT為例來做說明；依據第一實施例，HBT包含基板10、次集極層20、集極層30、基極層40、射極層50、射極蓋層60與第一歐姆接觸層71。如圖2所示，第一歐姆接觸層71是形成於射極蓋層60上，金屬(射極)電極(圖未示)則是形成在第一歐姆接觸層71之上。
在一些實施例中，射極層50會是HBT的頂層，則第一歐姆接觸層71則是歐姆接觸於射極層50之上，第一歐姆接觸層71的實際設置位置與設置方式依需求而定，只要是設置在半導體層與金屬材料之間即可。
圖3是本說明書的第二實施例的HBT的示意圖。如圖3所示，相較於第一實施例，第二實施例更包含第二歐姆接觸層72。第二歐姆接觸層72是設置於基板10跟次集極層20之間。或者，第二歐姆接觸層72是設置於基極層或適當磊晶層之上。
以下內容是以雷射二極體為例，雷射二極體可依據實際需求而選擇性的設置緩衝層，且在一些實例中，緩衝層與基板在材質可以是相同的。且緩衝層設置與否，跟以下實施例所欲講述的技術特點與所欲提供的效果並無實質相關，因此為了簡要示例說明，以下實施例僅以具有緩衝層的雷射二極體來做為說明用的示例，而不另贅述沒有設置緩衝層的雷射二極體，也就是以下實施例如置換無緩衝層的雷射二極體也能一體適用。
圖4是本說明書的第三實施例的VCSEL的示意圖。圖4是顯示一種面射型雷射二極體的結構，圖4所示的VCSEL包含基板1、緩衝層2、下分散式布拉格反射器(distributed Bragg reflector,DBR)層3、下間隔層4、主動層5、上間隔層6、上分散式布拉格反射器(distributed Bragg reflector,DBR)層7以及第三歐姆接觸層73。
在一實施例中，在VCSEL更設置另一第三歐姆接觸層73。另一第三歐姆接觸層73能設置於圖4的VCSEL的緩衝層2中，其中緩衝層2的部分或全部是第三歐姆接觸層；或者，圖4的VCSEL能包含複數第三歐姆接觸層73，因此能分別於緩衝層2之中或之上形成第三歐姆接觸層73，以及於上DBR層7之上形成第三歐姆接觸層73。
在一實施例中，下DBR層3、下間隔層4、上間隔層6或上DBR層7的一部份設置含氮量低的歐姆接觸層。
圖5是本說明書的第四實施例的EEL示意圖。圖5是顯示一種邊射 型雷射二極體的結構，圖5所示的EEL包含基板100、緩衝層200、下披覆(Cladding)層300、下間隔層400、主動層500、上間隔層600、上披覆(Cladding)層700以及第四歐姆接觸層74。
在以上的每一個實施例中，根據半導體元件所需特性，基板10能選用Ge基板、GaAs基板或InP基板。特性泛指包含電性或光學特性。
第一歐姆接觸層至第四歐姆接觸層71~74的任一可以使用GaAsN、GaAsNSb、GaAsNBi、GaAsNSbBi、InGaAsN、InGaAsNSb、InGaAsNBi或InGaAsNSbBi；為簡化敘述，後文統一用歐姆接觸層代表第一歐姆接觸層71、第二歐姆接觸層72、第三歐姆接觸層73或第四歐姆接觸層74。
Ge基板能與歐姆接觸層材料之(In)GaAsN、(In)GaAsNSb、(In)GaAsNBi或(In)GaAsNSbBi互相搭配運用；GaAs基板能與歐姆接觸層材料之(In)GaAsN、(In)GaAsNSb、(In)GaAsNBi或(In)GaAsNSbBi互相搭配運用；或者，InP基板能與歐姆接觸層材料之(In)GaAsN、(In)GaAsNSb、(In)GaAsNBi或(In)GaAsNSbBi互相搭配運用。
「歐姆接觸層與Ge之間」、「歐姆接觸層與GaAs之間」或「歐姆接觸層與InP之間」的晶格不匹配度約介於0~10000ppm。晶格不匹配度是指基板的晶格常數與歐姆接觸層的晶格常數的差值。換言之，基板具有第一晶格常數X1，歐姆接觸層具有第二晶格常數X2，晶格不匹配度為X1-X2。其中，晶格不匹配度可以是±300、±1000、±1500、±2000、±2500、±3000、±4000、±5000ppm等。其中「+」號代表壓縮應力，「一」號代表拉伸應力。
InxGa1-xAsyN1-y、InxGa1-xAsyNzSb1-y-z、InxGa1-xAsyNzBi1-y-z或InxGa1-xAsyNzSbwBi1-y-z-w，其中x係大於或等於0且x小於1，比如x可以是：0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70或0.75。較佳的，當基板為GaAs或Ge，x值約為0.05~0.3。當基板為InP，x值約為0.5~0.75。 而y、z、w為0.001~0.2，其中y、z或w可以是：0.005、0.010、0.015、0.020、0.021、0.03、0.04、0.05。
歐姆接觸層的厚度大約介於5~1000nm；其中，歐姆接觸層的厚度可以是50、100、200、400、500、700或900nm。
以(In)GaAsN歐姆接觸層做為代表說明，由於(In)GaAsN歐姆接觸層的晶格常數接近於Ge、GaAs或AlGaAs，因此歐姆接觸層於長晶過程時，歐姆接觸層不會有明顯的應力。如此，歐姆接觸層之上可以繼續形成晶體品質良好的多層磊晶層。換言之，(In)GaAsN歐姆接觸層之上能形成另一種元件。據此，提供一種積體電路。如圖7與圖8所示的兩種不同砷化鎵(GaAs)積體電路，其中砷化鎵積體電路包含至少兩半導體元件。
現有技術中是使用(In)GaAs或(In)GaAsSb的歐姆接觸層。相較於現有技術，因為歐姆接觸層為含低氮材料如(In)GaAsN等，所以「N型歐姆接觸層」與「N型歐姆接觸金屬」之間的載子位障會下降(相較於先前技術InGaAs歐姆接觸層)，所以「N型歐姆接觸層」與「N型歐姆接觸金屬」的歐姆接觸特性可能較好。
類似的，相較於先前技術，歐姆接觸層為(In)GaAsNSb、(In)GaAsNBi或(In)GaAsNSbBi時，因為歐姆接觸層含Sb或Bi，所以「P型歐姆接觸層」與「P型歐姆接觸金屬」之間的載子位障會下降(相較於InGaAs歐姆接觸層)，所以「P型歐姆接觸層」與「P型歐姆接觸金屬」的歐姆接觸特性可能較好。
歐姆接觸層為InGaAsN、InGaAsNSb、InGaAsNBi或InGaAsNSbBi時，因歐姆接觸層的能隙比先前技術來得低，所以InGaAsN、InGaAsNSb、InGaAsNBi或InGaAsNSbBi中的In含量能降低，所以，每次的乾蝕刻製程時，所生成的反應物變得較少，如此能延長清潔保養的周期或降低清潔保養的頻率，有利於提升產能或降低成本。尤其，當歐姆接觸層為GaAsN、GaAsNSb、GaAsNBi 或GaAsNSbBi時，由於沒有含In，所以乾蝕刻製程時，所生成的反應物會很少，更能延長清潔保養的周期或降低清潔保養的頻率，更有利於提升產能或降低成本。
在一些實施例中，歐姆接觸層更摻雜有摻雜材料，摻雜材料包含Te、Se、Si、Sn、Ge、S、C、Zn或Cd。一般而言，C、Zn與Cd能單獨摻雜於歐姆接觸層，但上述的兩者與三者也能摻雜於歐姆接觸層中。而Te、Se、Si、Sn、Ge或S也能單獨摻雜於歐姆接觸層，或上述的任兩者或兩者以上也能摻雜於歐姆接觸層中。
在以上的每一個實施例中，歐姆接觸層包含N型III-V族半導體或P型III-V族半導體。
以上所述的各種實施例，能根據半導體元件所需特性而互相配合運用。
歐姆接觸層除了能應用於HBT、VCSEL、EEL，也能適用於需要做歐姆接觸的半導體元件，比如FET、HEMT、PHEMT、BJT、BiFET、BiHEMT、PD、APD、LD、LED、SC。比如，圖7的砷化鎵(GaAs)積體電路是包含HBT與PD；圖8的砷化鎵(GaAs)積體電路則是包含HBT與LD。
在一些實施例中，使用(In)GaAsN、(In)GaAsNSb、(In)GaAsNBi或(In)GaAsNSbBi的「歐姆接觸層」，能與多數用於歐姆接觸的金屬材料形成歐姆接觸。參閱圖8，第一歐姆接觸層之上71更形成金屬電極80，金屬電極80可以使用P型金屬材料或N型金屬材料。
在一些實施例中，當金屬電極80是使用P型金屬材料，P型金屬材料是包含金屬Al、Ti、Au、Pt、Be、Zn、W之至少一種或具有至少一種化合物，或該化合物具有上述金屬之至少一種，舉例而言，P型金屬材料是Ti/Au、Ti/Pt/Au、AuBe、AuZn的層狀結構或合金。
在一些實施例中，當金屬電極80是使用N型金屬材料，N型金屬材料是包含金屬Al、Ti、Au、Pt、Ge、Ni、W之至少一種或具有至少一種化合物，或該化合物具有上述金屬之至少一種，舉例而言，N型金屬材料是Ti/Au、Ti/Pt/Au、Au/Ge/Ni、Au/Ge、Al/Ge、Al/Ge/Ni的層狀結構或合金。
圖9a是在圖2的第一歐姆接觸層(InGaAsN)之上形成多層磊晶層的示意圖。圖9b是在圖1的歐姆接觸層(InGaAs)之上形成多層磊晶層的示意圖。圖9a與圖9b均是於GaAs基板上磊晶成長GaAs材料系統HBT。圖9a與圖9b的差異在於：歐姆接觸層的化合物材料。
圖9a的第一歐姆接觸層為摻雜Te(碲)的InxGa1-xAs1-yNy，Te的摻雜濃度約為2×1019cm-3，第一歐姆接觸層的總厚度約為1000埃(Å)。圖9a的歐姆接觸層包含厚度約為500埃的成分漸變層與厚度約為500埃的成分均勻層，成分漸變層較成分均勻層更靠近GaAs基板。成分漸變層的銦(In)與氮(N)含量是越遠離基板則越高，In含量及氮含量分別逐漸上升約到10%與3.5%，故成分均勻層約為In0.1Ga0.9As0.965N0.035。
圖9b的歐姆接觸層為摻雜Te(碲)的InxGa1-xAs，Te的摻雜濃度約為2×1019cm-3，歐姆接觸層的總厚度約為1000埃。圖9b的歐姆接觸層也包含厚度約為500埃的成分漸變層與厚度約為500埃的成分均勻層，成分漸變層較成分均勻層更靠近GaAs基板。成分漸變層的銦(In)是越遠離基板則越高，In含量逐漸上升到60%，故成分均勻層約為In0.6Ga0.4As。
圖9a與圖9b的的射極蓋層係為摻雜矽(Si)的GaAs。此外，歐姆接觸層之上也都是成長相同的多層磊晶層。如圖9a與圖9b所示，在第一歐姆接觸層71或歐姆接觸層7’之上是依序形成厚度200埃的InGaP層L1、厚度900埃且摻雜碳的GaAs層L2、厚度5000埃且摻雜矽的GaAs層L3、厚度12000埃且本質摻雜的GaAs層L4與厚度800埃且摻雜碳的GaAs層L5。
圖10a與圖10b是以光學顯微鏡(Optical Microscope)拍攝圖9a與圖9b磊晶片的頂部的表面形態的影像。如圖10a所示，圖9a的磊晶片的頂面S1的表面形貌為相當平整，可知圖9a的第一歐姆接觸層與多層磊晶層的缺陷不多，即多層磊晶層具有良好的磊晶品質。而根據圖10b所示，觀察到圖9b的磊晶片的頂面S2的表面形貌是粗糙狀，可知圖9b的第一歐姆接觸層與多層磊晶層具有嚴重的差排與缺陷。
此外，使用Transmission Line Method(TLM)法來評估圖9a的第一歐姆接觸層的接觸電阻與圖9b的歐姆接觸層的接觸電阻，量測結果請參圖11的TLM電阻的量測結果示意圖。圖9a的接觸電阻為3.37×10-7Ω-cm2，圖9b的接觸電阻為3.24×10-7Ω-cm2。由此可知，含氮的歐姆接觸層並不會過多增加接觸電阻。
上文概述了若干實施例之特徵，以便熟習此項技術者可較佳地理解本案之態樣。熟習此項技術者應瞭解，熟習此項技術者可容易地使用本案作為用於設計或變更其他製程及結構之基礎，此等其他製程及結構用於執行本文引入之實施例的相同目的及/或達成此等實施例之相同優點。熟習此項技術者亦應瞭解，此等同等構造不背離本案之精神及範疇；且熟習此項技術者可在不背離本案之精神及範疇之情況下進行各種變化、替換或變更。
10:基板
20:次集極層
30:集極層
40:基極層
50:射極層
60:射極蓋層
71:第一歐姆接觸層

Claims (10)

  1. 一種半導體磊晶晶圓，包含：一基板，具有一第一晶格常數X1，該基板係為一Ge基板、一GaAs基板或一InP基板；一第一磊晶堆疊結構，係磊晶成長於該基板之上；一第一歐姆接觸層，係磊晶成長於該第一磊晶堆疊結構之上，具有一第二晶格常數X2，該第一歐姆接觸層係選自由InxGa1-xAsyN1-y、InxGa1-xAsyNzSb1-y-z、InxGa1-xAsyNzBi1-y-z及InxGa1-xAsyNzSbwBi1-y-z-w所組成的群組的至少一材料，其中x係大於或等於0且x小於1，而y、z、w為0.001~0.2；以及一第二磊晶堆疊結構，係磊晶成長於該第一歐姆接觸層之上；其中，X1-X2係小於或等於±10000ppm。
  2. 如請求項1所述之一種半導體磊晶晶圓，其中，該第一磊晶堆疊結構與該第二磊晶堆疊結構分別構成一第一半導體元件與一第二半導體元件，該第一半導體元件與該第二半導體元件透過該第一歐姆接觸層構成為一積體電路。
  3. 如請求項1所述之一種半導體磊晶晶圓，其中，當該基板為該Ge基板或GaAs基板時，該第一磊晶堆疊結構與該第二磊晶堆疊結構係使用GaAs系列材料。
  4. 如請求項1所述之一種半導體磊晶晶圓，其中，當該基板為該InP基板時，該第一磊晶堆疊結構與該第二磊晶堆疊結構係使用InP系列材料。
  5. 如請求項1所述之一種半導體磊晶晶圓，該第一磊晶堆疊結構更包含一半導體層，該半導體層係接觸於或相鄰於該第一歐姆接觸層，當基板為 該GaAs基板時，該半導體層係選自由GaAs、AlGaAs、InAlAs、InGaP及InGaAs所組成的群組的至少一材料。
  6. 如請求項1所述之一種半導體磊晶晶圓，其中，該第一磊晶堆疊結構更包含一半導體層，該半導體層係接觸於或相鄰於該第一歐姆接觸層，當基板為InP基板時，該半導體層係選自由為InAlAs、InGaP、InP、InAlGaAs及InGaAsP所組成的群組的至少一材料。
  7. 如請求項5或6所述之一種半導體磊晶晶圓，其中，更包含一能隙漸變層，該能隙漸變層設置於該半導體層與該第一歐姆接觸層之間。
  8. 如請求項1所述之一種半導體磊晶晶圓，其中，更包含一第二歐姆接觸層，該第二歐姆接觸層係設置於該基板與該第一磊晶堆疊結構之間。
  9. 如請求項1所述之一種半導體磊晶晶圓，其中，該第一歐姆接觸層更摻雜有一摻雜材料，該摻雜材料係選自由Te、Se、Si、Sn、Ge、S、C、Zn及Cd所組成的群組的至少一材料。
  10. 如請求項1所述之一種半導體磊晶晶圓，其中，更形成一金屬電極，該金屬電極的材料為一P型金屬材料或一N型金屬材料，其中該P型金屬材料係選自由Al、Ti、Au、Pt、Be、Zn及W所組成的群組的至少一材料，該N型金屬材料係選自由Al、Ti、Au、Pt、Ge、Ni及W所組成的群組的至少一材料。
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