TWI772587B

TWI772587B - 半導體元件

Info

Publication number: TWI772587B
Application number: TW107147868A
Authority: TW
Inventors: 陳孟揚; 李榮仁
Original assignee: 晶元光電股份有限公司
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2022-08-01
Also published as: US20200212257A1; TW202027298A; CN111384152B; CN111384152A; US11233171B2

Abstract

本發明內容提供一種半導體元件，其包括基層以及緩衝結構。基層包含第一半導體化合物。第一半導體化合物具有第一晶格常數並包含複數元素，且各複數元素中原子半徑最大者之原子半徑定義為第一原子半徑。緩衝結構包含第二半導體化合物以及第一添加物，第二半導體化合物具有第二晶格常數，且第一添加物具有第二原子半徑。第二晶格常數大於第一晶格常數，且第二原子半徑大於第一原子半徑。

Description

半導體元件

本揭露內容有關於一種半導體元件，尤其關於一種包含疊層的半導體元件。

隨著科技日新月異，半導體元件在資訊傳輸及能量轉換等領域扮演非常重要的角色，相關材料的研究開發也持續進行。舉例而言，包含三族及五族元素的三五族半導體材料可應用於各種光電元件如發光二極體(Light emitting diode，LED)、雷射二極體(Laser diode，LD)、太陽能電池(Solar cell)等，亦可應用於照明、顯示、通訊、感測、電源系統等領域。發光二極體適用於固態照明光源且具有耗電量低以及壽命長等優點，因此已逐漸取代傳統光源而大量被應用於交通號誌、背光模組、各式照明及醫療設備等。

本發明內容提供一種半導體元件，其包括基層以及緩衝結構。基層包含第一半導體化合物，第一半導體化合物具有第一晶格常數並包含複數元素，且此些複數元素中原子半徑最大者之原子半徑定義為第一原子半徑。緩衝結構包含第二半導體化合物以及第一添加物，第二半導體化合物具有第二晶格常數，且第一添加物具有第二原子半徑。第二晶格常數大於第一晶格常數，且第二原子半徑大於第一原子半徑。緩衝結構還包含第二添加物。第二添加物包含矽(Si)、碲(Te)、碳(C)、鋅(Zn)或鎂(Mg)。

10、20:半導體結構

30、40:半導體元件

41:封裝基板

42:通孔

43:載體

43a:第一部分

43b:第二部分

45:接合線

46:接觸結構

46a、46b:接觸墊

48:封裝材料

100:基層

100a、102a、102b、104a:表面

102:緩衝結構

104:覆蓋層

106:第一半導體結構

108:活性結構

110:第二半導體結構

112:窗戶層

114:接觸層

116:第一電極

118:第二電極

400:封裝結構

C₁:第一添加濃度

C₂:第二添加濃度

第1圖為本揭露內容一實施例之半導體元件的部分結構示意圖。

第2圖為本揭露內容實施例中有無添加第一添加物之半導體元件部分結構的光學顯微鏡圖。

第3圖為本揭露內容另一實施例之半導體元件的部分結構示意圖。

第4圖為本揭露內容實施例中有無添加第一添加物之半導體元件部分結構的光學顯微鏡圖。

第5圖為本揭露內容另一實施例之半導體元件的結構示意圖。

第6圖為本揭露內容另一實施例之半導體元件的部分範圍之元素的濃度與深度之關係圖。

第7圖為本揭露內容實施例中有無添加第一添加物之半導體元件部分結構的光學顯微鏡圖。

第8圖為本揭露內容一實施例之半導體元件的封裝結構示意圖。

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，相似或相同之構件使用相同之標號，並且若未特別說明，圖式中各元件之形狀或尺寸僅為例示，實際上並不限於此。需特別注意的是，圖中未繪示或描述之元件，可以是熟習此技藝之人士所知之形式。

在本揭露內容中，如果沒有特別的說明，通式InGaP代表In_x1Ga_1-x1P，其中0<x1<1；通式InGaAsP代表In_x2Ga_1-x2As_y2P_1-y2，其中0<x2<1，0<y2<1；通式InGaAs代表In_x3Ga_1-x3As，其中0<x3<1；通式InAlGaAs代表In_x4Al_x5Ga_1-x4-x5As，其中0<x4<1，0<x5<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，或是當半導體元件為一發光元件時，調整發光元件的主發光波長。

所屬領域中具通常知識者應理解，可以在以下所說明各實施例之基礎上添加其他構件。舉例來說，在未特別說明之情況下，「第一層(或結構)位於第二層(或結構)上」的類似描述可包含第一層(或結構)與第二層(或結構)直接接觸的實施例，也可包含第一層(或結構)與第二層(或結構)之間具有其他結構而彼此未直接接觸的實施例。另外，應理解各層(或結構)的上下位置關係等可能因由不同方位觀察而有所改變。此外，於本揭露內容中，一層或結構「實質上由X材料所組成」之敘述表示上述層或結構的主要組成為X材料，但並不排除上述層或結構包含添加物或不可避免的雜質。

本揭露內容的半導體元件包含的各層組成及添加物的定性或定量分析等可用任何適合的方式分析而得，例如二次離子質譜儀(secondary ion mass spectrometer，SIMS)，而各層之厚度亦可用任何適合的方式分析而得，例如穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscopy，TEM)或是掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)。

第1圖為本揭露內容一實施例之半導體元件的部分結構示意圖。請參照第1圖，半導體元件包括半導體結構10，半導體結構10包括基層100以及緩衝結構102。在本實施例中，緩衝結構102位於基層100上，且基層100及緩衝結構102之間無其他結構存在，而基層100的一表面100a與緩衝結構102的一表面102a直接接觸。基層100或緩衝結構102可藉由液相磊晶法(Liquid Phase Epitaxy，LPE)、分子束磊晶法(Molecular Beam Epitaxy，MBE)、化學束磊晶法(Chemical Beam Epitaxy，CBE)、金屬有機化學氣相沉積法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)或氫化物氣相磊晶法(hydride vapor phase epitaxial，HVPE)依序形成，但並不限於此。

基層100包含第一半導體化合物，第一半導體化合物具有第一晶格常數a1並包含複數元素。第一半導體化合物可為三五族半導體化合物，三五族半導體化合物係指化學元素週期表中由三族和五族元素所組成的化合物，例如GaN、GaAs、InP、InGaAs、InGaP、InAlGaAs、InGaAsP等。在一些實施例中，基層100實質上由第一半導體化合物所組成。第一半導體化合物可為二元或三元材料。進一步來說，第一半導體化合物較佳為由三族和五族元素所組成的材料。三族元素可為鎵(Ga)或銦(In)。五族元素可為砷(As)或磷(P)，較佳為不包含氮(N)。舉例而言，第一半導體化合物可為GaAs。此外，上述晶格常數是指在溫度為300k下量測半導體材料之X光繞射圖譜所得者。在此僅列舉數種半導體化合物之晶格常數作為參考，如下表1所示，然而，第一半導體化合物的態樣並不以此為限。

第一半導體化合物中的複數元素各具有一原子半徑。第一半導體化合物中各個組成元素中原子半徑最大者之原子半徑定義為第一原子半徑。舉例而言，當第一半導體化合物為GaAs時，因Ga之原子半徑(約1.30Å)較As大(約1.15A)，故第一原子半徑即表示其組成元素Ga之原子半徑。此外，於本揭露內容中所提及的各元素之原子半徑資料可參考如下文獻中所記載的數值：Slater,J.C.(1964).Atomic Radii in Crystals.The Journal of Chemical Physics,41(10),3199-3204。

緩衝結構102例如是由單層或多層組成。在一實施例中，緩衝結構102為單層且包含第二半導體化合物。第二半導體化合物具有第二晶格常數a2。當緩衝結構102為多層且包含兩種以上的半導體化合物時，第二晶格常數定義為此些半導體化合物的晶格常數的平均值。在一實施例中，緩衝結構102為單層且實質上由第二半導體化合物所組成。具體來說，第二半導體化合物可為三五族半導體化合物，且例如是二元或三元材料。三族元素可為鎵(Ga)或銦(In)。五族元素可為砷(As)或磷(P)，較佳為不包含氮(N)。舉例而言，第二半導體化合物可為InP或InGaP。在一實施例中，第二半導體化合物的組成元素與第一半導體化合物的組成元素完全不同，例如第一半導體化合物的組成元素為鎵(Ga)及砷(As)，第二半導體化合物的組成元素為磷(P)及銦(In)。在另一實施例中，第二半導體化合物的組成元素之一與第一半導體化合物的組成元素之一相同，例如第一半導體化合物的組成元素為鎵(Ga)及砷(As)，第二半導體化合物的組成元素為鎵(Ga)、磷(P)及銦(In)，且相同的組成元素為鎵(Ga)。在一實施例中，第二晶格常數a2大於第一晶格常數a1，即第一晶格常數a1與第二晶格常數a2之間的差異△a%大於0。第一晶格常數a1與第二晶格常數a2之間的差異△a%可大於0.5%，較佳為2.5%以上，且可小於10%，較佳為小於5%。詳細而言，第一晶格常數a1與第二晶格常數a2之間的差異可由以下公式算出：△a%=((a2-a1)/a1)*100%。

選擇性地，緩衝結構102可包含第一添加物，且第一添加物具有第二原子半徑。第二原子半徑係指第一添加物中各個組成元素中原子半徑最大者之原子半徑。在本實施例中，上述第二原子半徑大於第一原子半徑，亦即，第一添加物中各個組成元素中原子半徑最大者之原子半徑會大於第一半導體化合物中各個組成元素中原子半徑最大者之原子半徑。詳細而言，在第一添加物的組成為單一元素的情況下，第二原子半徑即為上述單一元素的原子半徑。在第一添加物的組成為化合物的情況下，第二原子半徑為化合物之各個組成元素中原子半徑最大者之原子半徑。此外，若將第一原子半徑設為r1，第二原子半徑設為r2時，第一原子半徑r1與第二原子半徑r2較佳為滿足如下公式：(r₂-r₁)/r₁>0.05。

此外，第一添加物較佳為包含單一元素。第一添加物較佳為以摻雜的形式存在於緩衝結構102。若第一添加物數量太多，則第一添加物易和第一半導體層形成另一半導體化合物，可能造成緩衝結構表面磊晶品質不佳，或者可能出現電性異常的情況。具體而言，第一添加物較佳為包含銻(Sb)、銦(In)或碲(Te)，更佳為包含銻(Sb)。在一實施例中，第一添加物實質上由單一元素所組成，例如實質上由銻(Sb)、銦(In)或碲(Te)所組成。具體來說，於緩衝結構102中，第一添加物的最大濃度例如是小於1x10¹⁸/cm³，較佳為5x10¹⁷/cm³以下，更佳為2.5x10¹⁷/cm³以下，且較佳為大於2x10¹⁶/cm³，更佳為1x10¹⁷/cm³以上。在一些實施例中，當第一添加物的最大濃度在1x10¹⁸/cm³以上，緩衝結構102的結晶性會變差，而當第一添加物最大濃度在2x10¹⁶/cm³以下，較難獲得良好的結晶品質。在一些實施例中，當第一添加物的最大濃度在1x10¹⁷/cm³與5x10¹⁷/cm³之間(兩者皆含)時，能夠獲得穩定而良好的磊晶品質。

基層100的厚度可在1μm~1000μm的範圍。緩衝結構102的厚度可小於5μm，較佳為在1μm~4μm的範圍。藉由將基層100及緩衝結構102的厚度設定於上述範圍內，可進一步實現元件微型化，並且獲得更穩定的疊層。

在一些實施例中，緩衝結構102包含變晶式磊晶結構(metamorphic epitaxial structure)。變晶式磊晶結構例如是實質上由多個磊晶層所組成，且各磊晶層中組成元素相同，但各元素的含量比例不同。在一些實施例中，各磊晶層實質上由InGaP所組成。具體來說，包含InGaP的變晶式磊晶結構例如是實質上由多個包含InGaP之材料層所組成。如前所述，各層的InGaP可以通式表示為In_x1Ga_1-x1P，其中0<x1<1，且x1值例如是由磊晶結構中的一側往另一側遞增或遞減。例如，最靠近基層100的磊晶層包含In_0.5Ga_0.5P，而最遠離基層100的磊晶層包含In_0.95Ga_0.05P。在一些實施例中，採用變晶式磊晶結構能夠進一步改善磊晶結構之品質，避免產生磊晶缺陷。

在一些實施例中，緩衝結構102更包含第二添加物。第二添加物可與第一添加物不同，且可用於調整緩衝結構102導電型態。第二添加物係與緩衝結構102中的其他元素形成鍵結。在一些實施例中，第二添加物實質上由單一元素組成。具體來說，第二添加物例如是矽(Si)、碲(Te)、碳(C)、鋅(Zn)或鎂(Mg)。此外，緩衝結構102中第二添加物的最大濃度較佳為大於第一添加物的最大濃度。具體來說，於緩衝結構102中，第二添加物的最大濃度較佳為小於2x10¹⁹/cm³，更佳為小於1x10¹⁹/cm³，且較佳為1x10¹⁸/cm³以上。當第二添加物的最大濃度位於上述範圍內，調整緩衝結構102電性之效果較佳。

第2圖為本揭露內容實施例中有無添加第一添加物之半導體元件部分結構的光學顯微鏡圖。如在相同的磊晶成長條件下，不含第一添加物的半導體結構(第2圖之(A))與含有第一添加物的半導體結構(第2圖之(B))相比，含有第一添加物的半導體結構(第2圖之(B))之表面均勻性佳且呈二維生長形態(2D growth mode)。

第3圖為本揭露內容另一實施例之半導體元件的部分結構示意圖。半導體結構20與半導體結構10之差異在於，在基層100及緩衝結構102上進一步包含覆蓋層104。如第3圖所示，覆蓋層104以一表面104a與基層100上的緩衝結構102之另一表面102b直接接觸。覆蓋層104例如是藉由液相磊晶法(Liquid Phase Epitaxy，LPE)、分子束磊晶法(Molecular Beam Epitaxy，MBE)、化學束磊晶法(Chemical Beam Epitaxy，CBE)、金屬有機化學氣相沉積法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)、或氫化物氣相磊晶法(hydride vapor phase epitaxial，HVPE)所形成，但並不限於此。具體來說，可透過上述磊晶技術依序形成基層100、緩衝結構102以及覆蓋層104，從而獲得如第3圖所示的半導體結構20。此外，覆蓋層104的材料例如是三五族半導體化合物。三族元素可為鎵(Ga)或銦(In)。五族元素可為砷(As)或磷(P)，較佳為不包含氮(N)。在一些實施例中，覆蓋層104實質上由二元材料所組成，例如實質上由InP所組成。在一些實施例中，覆蓋層104可作為應力調節層或保護層。

第4圖為本揭露內容實施例中有無添加第一添加物之半導體元件部分結構的光學顯微鏡圖。在相同的磊晶成長條件下，不含第一添加物之半導體結構(第4圖之(A))與含有第一添加物的半導體結構(第4圖之(B))相比，含有第一添加物的半導體結構(第4圖之(B))的表面磊晶缺陷密度明顯減少，顯示第一添加物的添加可改善磊晶品質。

基於上述，可知即使於包含第一添加物的緩衝結構上進一步形成覆蓋層，也能夠維持良好的磊晶品質。

第5圖為本揭露內容另一實施例之半導體元件的結構示意圖。半導體元件30包含基層100、緩衝結構102、第一型半導體結構106、活性結構108、第二型半導體結構110、第一電極116以及第二電極118。於本實施例中，半導體元件30為發光二極體元件，而基層100為發光二極體元件之成長基板。關於基層100、緩衝結構102的組成可參考前述之說明，於此不再贅述。於另一實施例中，半導體元件30可為雷射元件、光偵測元件(例如：光電二極體)等。

活性結構108包含單異質結構(single heterostructure，SH)、雙異質結構(double heterostructure，DH)、雙側雙異質結構(double-side double heterostructure，DDH)、或多重量子井(multiple quantum wells，MQW)結構。在一實施例中，活性結構108實質上由雙異質結構所組成。當半導體元件30在操作時，活性結構108會發出一輻射。輻射較佳為紅光或紅外光。進一步來說，當輻射為紅外光時，較佳為具有介於800nm至1700nm之間(兩者皆含)的峰值波長(peak wavelength)，例如：810nm、840 nm、910nm、940nm、1050nm、1070nm、1100nm、1200nm、1300nm、1400nm、1450nm、1500nm、1550nm、1600nm、1650nm、1700nm等。活性結構108可包含三五族半導體材料。三族元素可為鎵(Ga)或銦(In)。五族元素可為砷(As)或磷(P)，且較佳為不包含氮(N)。在一實施例中，活性結構108包含四元三五族半導體材料，例如InGaAsP。

第一型半導體結構106及第二型半導體結構110分別位於活性結構108的兩側，且第一型半導體結構106的導電型態與第二型半導體結構110的導電型態相反。具體來說，當第一型半導體結構106為n型半導體，則第二型半導體結構110為p型半導體，以分別提供電子和電洞。或者，第一型半導體結構106為p型半導體，則第二型半導體結構110為n型半導體。此外，第一型半導體結構106及/或第二型半導體結構110可具有單層或多層結構。第一型半導體結構106及第二型半導體結構110可包含三五族半導體材料。三族元素可為鎵(Ga)或銦(In)。五族元素可為砷(As)或磷(P)，且較佳為不包含氮(N)。在一實施例中，第一型半導體結構106及第二型半導體結構110與活性結構108包含相同的三五族半導體材料。在一實施例中，第一型半導體結構106及第二型半導體結構110實質上由四元三五族半導體材料所組成，例如InGaAsP。

第一電極116以及第二電極118分別位於基層100的相對兩側，且與基層100、緩衝結構102、第一型半導體結構106、活性結構108、第二型半導體結構110電性連接，以形成垂直型發光二極體元件，然，實際上並不限於此。在一些實施例中，第一電極116以及第二電極118亦可位於基層100的同一側，以形成水平式發光二極體元件。第一電極116以及第二電極118的材料可相同或不同，較佳為包含金屬或合金。金屬例如是鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、銻(Sb)、鈷(Co)。合金可包含選自由上述金屬元素所組成之群組中的至少兩者，例如鍺金鎳(GeAuNi)、鈹金(BeAu)、鍺金(GeAu)、鋅金(ZnAu)等。

在本實施例中，於第二型半導體結構110與第二電極118之間更包括窗戶層112以及接觸層114。窗戶層112之導電型態可與第二型半導體結構110相同，且可作為光取出層以提升半導體元件30的發光效率。此外，窗戶層112對於活性結構108所發之光為透明。接觸層114用於傳導電流。具體來說，接觸層114例如是經摻雜或未經摻雜之半導體材料層。當第二電極118包含金屬或合金時，兩者之間可形成歐姆接觸(ohmic contact)。兩者之間的接觸電阻值可小於10^-6Ωcm²。藉此，第二電極118可與半導體元件30中的其他疊層電性連接。此外，接觸層114之導電型態例如是與第二型半導體結構110相同。

第6圖為本揭露內容另一實施例之半導體元件的部分範圍之元素的濃度與深度之關係圖。具體來說，第6圖為半導體元件的緩衝結構102部分之二次離子質譜儀(Secondary Ion Mass Spectrometry，SIMS)分析圖。本實施例的緩衝結構102為單層且包含三五族半導體化合物，其由三族元素銦(In)及五族元素磷(P)所組成。此外，緩衝結構102包含第一添加物銻(Sb)及第二添加物矽(Si)，於緩衝結構102中，第一添加物銻(Sb)之濃度以C₁表示，第二添加物矽(Si)之濃度則以C₂表示。如第6圖所示，第一添加濃度C₁之最大值小於第二添加濃度C₂之最大值，第一添加濃度C₁之最大值介於1×10¹⁷/cm³和5×10¹⁷/cm³之間(兩者皆含)，且約為2×10¹⁷/cm³。第二添加濃度C₂之最大值介於1×10¹⁸/cm³和1×10¹⁹/cm³之間(兩者皆含)，且約為5×10¹⁸/cm³。於一些實施例中，第一添加濃度C₁之最大值與第二添加濃度C₂之最大值之比例較佳為介於1：10和1：50之間(兩者皆含)，更佳為介於1：15和1：35之間(兩者皆含)。

第7圖為本揭露內容實施例中有無添加第一添加物之半導體元件部分結構的光學顯微鏡圖。在相同的磊晶成長條件下，不含第一添加物的半導體結構(第7圖之(A))，與含第一添加物的半導體結構相比(第7圖之(B))，第7圖之(B)的表面磊晶缺陷明顯減少。此外，經進一步測試，包含第一添加物的緩衝結構並不會影響半導體元件中各層結構之電性，而可維持良好的元件操作性。

另一方面，本揭露內容中所揭示的基層100並不限定於作為半導體元件的基板。在一些實施例中，基層100及緩衝結構102例如是作為一組疊層存在半導體元件中。進一步來說，一半導體元件中亦可包括兩組以上由基層100及緩衝結構102所組成的疊層，且於元件中各組疊層例如是彼此分離不相接。此外，在一實施例的半導體元件中，各組疊層可包含不同的半導體材料組合，而具有不同的功能性。

第8圖為本揭露內容一實施例之半導體元件的封裝結構示意圖。請參照第8圖，封裝結構400包含半導體元件40、封裝基板41、載體43、接合線45、接觸結構46以及封裝材料48。封裝基板41可包含陶瓷或玻璃材料。封裝基板41中具有多個通孔42。通孔42中可填充有導電性材料如金屬等而有助於導電或/且散熱。載體43位於封裝基板41一側的表面上，且亦包含導電性材料，如金屬。接觸結構46位於封裝基板41另一側的表面上。在本實施例中，接觸結構46包含接觸墊46a以及接觸墊46b，且接觸墊46a以及接觸墊46b可藉由通孔42而與載體43電性連接。在一實施例中，接觸結構46可進一步包含散熱墊(thermal pad)(未繪示)，例如位於接觸墊46a與接觸墊46b之間。半導體元件40位於載體43上，且可為本揭露內容任一實施例所述的半導體元件。在本實施例中，載體43包含第一部分43a及第二部分43b，半導體元件40藉由接合線45而與載體43的第二部分43b電性連接。接合線45的材質可包含金屬，例如金、銀、銅、鋁或至少包含上述任一元素之合金。封裝材料48覆蓋於半導體元件40上，具有保護半導體元件40之效果。具體來說，封裝材料48可包含樹脂材料如環氧樹脂(epoxy)、矽氧烷樹脂(silicone)等。封裝材料48更可包含複數個波長轉換粒子(圖未示)以轉換半導體元件40所發出的第一光為一第二光。第二光的波長大於第一光的波長。

本揭露之發光元件可應用於照明、醫療、顯示、通訊、感測、電源系統等領域的產品，例如燈具、監視器、手機、平板電腦、車用儀表板、電視、電腦、穿戴設備(如手錶、手環、項鍊等)、交通號誌、戶外顯示器、醫療器材等。

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，所屬技術領域中具有通常知識者應理解，在不脫離本發明之精神和範圍內可作些許之修飾或變更，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。此外，上述實施例內容在適當的情況下可互相組合或替換，而非僅限於所描述之特定實施例。舉例而言，在一實施例中所揭露特定構件之相關參數或特定構件與其他構件的連接關係亦可應用於其他實施例中，且均落於本發明之權利保護範圍。

10:半導體結構

100:基層

102:緩衝結構

100a、102a:表面

Claims

一種半導體元件，包括：一基層，包含一第一半導體化合物，該第一半導體化合物具有一第一晶格常數並包含複數元素，且該些複數元素中原子半徑最大者之原子半徑定義為第一原子半徑；以及一緩衝結構，包含一第二半導體化合物、一第一添加物以及一第二添加物，該第二半導體化合物具有一第二晶格常數，且該第一添加物具有一第二原子半徑；其中，該第二添加物包含矽(Si)、碲(Te)、碳(C)、鋅(Zn)或鎂(Mg)，且該第二晶格常數大於該第一晶格常數，且該第二原子半徑大於該第一原子半徑。
如申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中於該緩衝結構中，該第一添加物的最大濃度小於1x10¹⁸/cm³。
如申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中該第一添加物包含銻(Sb)、銦(In)或碲(Te)。
如申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中該第一晶格常數與該第二晶格常數之間的差異大於0.5%。
如申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中該第一半導體化合物與該第二半導體化合物為三五族半導體化合物。
如申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中該第二半導體化合物的組成元素與該第一半導體化合物的組成元素完全不同，或者該第二半導體化合物的組成元素之一與該第一半導體化合物的組成元素之一相同。
如申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中該基層直接接觸該緩衝結構。
如申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中於該緩衝結構中，該第二添加物的最大濃度大於該第一添加物的最大濃度。
如申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中該緩衝結構包含變晶式磊晶結構。
如申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中於該緩衝結構中，該第二添加物的最大濃度小於1x10¹⁹/cm³。