有机金属化学气相沉积（

Metal-organic Chemical Vapor Deposition， MOCVD）

等，然而，目前技术最成熟者主要有下列几种方法

--氮化铝成核层（AlN Seed 

Layer）、低温氮化铝中间层（Low-temperature AlN Interlayer）、含有非晶层之基
板 （

Substrate  Containing  Amorphous  Layer ） 、 图 型 化 矽 基 板 （ Patterned  Si 

Substrate）、氮化铝镓缓冲层及氮化铝镓/氮化镓超晶格结构（AlGaN Buffer 
Layer and AlGaN/GaN Superlattice Structure）。

　　大尺寸氮化镓磊晶片制作良率不高，导致元件成本无法大幅降低，而影响
良率之因素在于氮化镓磊晶薄膜与矽基板间之膨胀系数的差异，造成应力释放
不易，导致磊晶层破裂（图

1），且利用晶圆贴合（Wafer Bonding）技术与雷

射剥离（

Laser Lift Off）系统达成基板分离的技术所需设备昂贵且良率不高，因

此，开发高品质

GaN -on-Si 成长技术关键，在于能有效地控制介面应力之不良

影响，且避开利用晶片贴合与雷射剥离等繁琐制程，制作高品质大尺寸且表面
无破裂之

GaN-on-Si 磊晶片。

　　磊晶的生长温度是决定

GaN-on-Si 薄膜临界厚度的最大关键因素，以 MBE

生长系统而言，于

790

℃直接生长 GaN/AlN/Si 试片，其薄膜之临界厚度可超过

3 微米（ μm）。薄膜临界厚度的关键不仅是生长温度，直接高温下生长的 GaN
磊晶薄膜会因氨气与矽表面反应形成无结晶方向性的氮化矽（

SixNy）介面，使

得磊晶品质降低，因此氮化铝缓冲层品质也是关键。目前

MOCVD 生长系统也

有多种方法可以克服膨胀系数差异所带来的应力问题。

　　氮化铝成核层

　　根据研究结果显示，在氮化镓薄膜生长前预先成长

20？30 奈米（nm）的

氧化铝成核层可提高氮化镓薄膜的品质，然而在生长氮化铝成核层之前，可预
先成长几个原子层的铝元素于矽基板之上做为阻挡层，此举可防止氮化矽介

??

面的形成。做为光电元件用途的氮化铝成核层厚度须精心调整，因成核层太薄会
形成氮化铝岛状成长，太厚则造成表面粗糙，两者都会对氮化镓薄膜品质有决
定性的影响。利用开发高品质氮化铝成核层材料，将有助于得到理想的成核层
（

Nucleation Layer），并有效降低因磊晶膜晶格不匹配所形成的应力与缺陷密

度（

Defect Density），达到改善元件效率，以符合未来 LED 照明规格，因此在

研发过程中须藉由低温氮化铝成长的控制、介面工程技术与氮化铝成核层成长后
退火（

AlN Nucleation Layer Post-annealing）等核心关键技术，以获得所需之高

品质缓冲层材料。