[发明专利]电光器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种电光器件。

背景技术

氮化镓材料的研究与应用是全球半导体研究的热点，是研制半导体器件的新型半导体材料，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。氮化镓具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好(几乎不被任何酸腐蚀)等性质和强的抗辐照能力，在半导体器件领域有着广阔的应用前景。例如氮化镓基晶体管。

形成氮化镓基的半导体器件，必须先选择一种衬底来形成氮化镓层。目前有的采用硅(Si)衬底，有的采用蓝宝石衬底，有的采用碳化硅(SiC)衬底，亦有采用GaN衬底。

蓝宝石衬底、碳化硅衬底、以及GaN衬底，它们在成本、供应量及尺寸方面都有缺点。虽然硅衬底是最吸引的低成本衬底，但使用也有困难，生长的氮化镓品质不高。例如会形成瑕疵及变形，这是因为硅衬底与氮化镓层之间在晶格常数和热膨胀系数方面本质上不匹配。

目前，无论哪一种均无法满足的越来越高的需求，衬底性能还有待于进一步提高，以有利于形成低成本、高质量的氮化镓基晶体管。

发明内容

基于此，有必要针对现有的氮化镓基晶体管成本高、质量差的问题，提供一种包含高质量、低成本的氮化镓基晶体管的电光器件。

一种电光器件，包括：

复合衬底，包括硅衬底层以及键合在所述硅衬底层上的蓝宝石衬底层；

开关结构层，由生长在所述蓝宝石衬底层上的氮化镓晶体形成；

以及器件主体结构，包括键合于所述硅衬底层上的电光晶体层。

上述电光器件，由于采用氮化镓基晶体管的开关结构层，与Si基晶体管相比，可以降低待机功耗并且可以提高工作频率。上述电光器件中的开关结构层，采用蓝宝石衬底层与硅衬底层键合而成的复合衬底，这样可以在蓝宝石衬底层上生长高质量的氮化镓晶体，从而有利于获得高质量的开关结构层，进而有利于制造出性能优异的电光器件；同时该复合衬底的硅衬底层，可以满足大尺寸主流生产线的需求，与现有的硅衬底工艺兼容；另外，还避免使用大尺寸的蓝宝石片，可以有效降低开关结构层以及电光器件的成本。

在其中一个实施例中，所述电光晶体层由钽酸锂晶体制成。

在其中一个实施例中，所述电光晶体层由铌酸锂晶体制成。

在其中一个实施例中，所述复合衬底还包括生长在所述蓝宝石衬底层上的硅膜；所述蓝宝石衬底层通过所述硅膜与所述硅衬底层键合。

在其中一个实施例中，所述硅膜的厚度为1～5μm。

在其中一个实施例中，所述蓝宝石衬底层的厚度为20μm。

在其中一个实施例中，所述硅衬底层的厚度为600～1500μm。

在其中一个实施例中，所述开关结构层包括氮化镓场效应管。

在其中一个实施例中，所述氮化镓基场效应管为氮化镓基高电子迁移率晶体管。

附图说明

图1为本发明一实施例的电光器件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1，本发明一实施例的电光器件100，包括复合衬底110、器件主体结构130、以及开关结构层120。

具体地，复合衬底110包括硅衬底层111以及键合在硅衬底层111上的蓝宝石衬底层112。

其中，蓝宝石衬底层112，其主要目的是，用于生长高质量的氮化镓，进而形成开关结构层120；也就是说，氮化镓是生长在复合衬底110的蓝宝石衬底层112上，开关结构层120位于复合衬底110靠近蓝宝石衬底层112的一侧。

其中，硅衬底层111的主要作用是，用于支撑蓝宝石衬底层112，同时支撑器件主体结构130。

其中，蓝宝石衬底层112以及硅衬底层111键合在一起形成复合衬底110。

在本文中，键合(bonding)是指：将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质材料在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体。