[发明专利]利用工程化衬底结构实施的功率器件和RF器件

说明书

一种电子器件包括支撑结构，该支撑结构包括：多晶陶瓷芯、耦合至所述多晶陶瓷芯的第一粘附层、耦合至所述第一粘附层的导电层、耦合至所述导电层的第二粘附层、以及耦合至所述第二粘附层的阻挡层。所述电子器件还包括：耦合至所述支撑结构的缓冲层、耦合至所述缓冲层的接触层、以及耦合至所述接触层的场效应晶体管(FET)。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月6日提交的62/582,090号美国临时专利申请的权益以及于2018年11月2日提交的16/179,351号美国专利申请的权益，这两件申请的内容通过引用并入本文。

背景技术

通常，基于氮化镓的器件在蓝宝石衬底上外延生长。由于衬底和外延层由不同的材料组成，因此这种基于氮化镓的器件在蓝宝石衬底上的生长是一种异质外延生长的过程。由于这种异质外延的生长过程，外延生长材料会呈现出各种负面影响，包括均匀性的降低以及与外延层的电子和机械特性相关联的度量指标(metrics)的降低。因此，本领域需要与外延生长过程和衬底结构有关的改进的方法和系统。

发明内容

本发明大体上涉及在工程化衬底结构上实施的器件。更具体地，本发明涉及适用于外延生长过程中的方法和系统。仅仅通过示例的方式，本发明已应用于用于提供适于外延生长的衬底结构的方法和系统，其中，所述衬底结构的特征在于该衬底结构的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)与在其上生长的外延层的热膨胀系数实质上匹配。这些衬底适用于制造多种电子器件，包括功率器件和RF器件。所述方法和技术可以应用至各种半导体工艺操作中。

根据本发明的实施例，提供一种电子器件。所述电子器件包括支撑结构，该支撑结构包括：多晶陶瓷芯、耦合至所述多晶陶瓷芯的第一粘附层、耦合至所述第一粘附层的导电层、耦合至所述导电层的第二粘附层、以及耦合至所述第二粘附层的阻挡层。所述电子器件还包括：耦合至所述支撑结构的缓冲层、耦合至所述缓冲层的接触层、以及耦合至所述接触层的场效应晶体管(FET)。

根据本发明的实施例，提供一种衬底。所述衬底包括支撑结构，该支撑结构包括：多晶陶瓷芯、耦合至所述多晶陶瓷芯的第一粘附层、耦合至所述第一粘附层的导电层、耦合至所述导电层的第二粘附层、以及耦合至所述第二粘附层的阻挡层。所述衬底还包括：耦合至所述支撑结构的氧化硅层、耦合至所述氧化硅层的实质单晶硅层、以及耦合至所述实质单晶硅层的III-V族外延层。

根据本发明的另一实施例，提供一种制造衬底的方法。所述方法包括：通过以下步骤形成支撑结构：提供多晶陶瓷芯；将所述多晶陶瓷芯封装在第一粘附壳中；将所述第一粘附壳封装在导电壳中、将所述导电壳封装在第二粘附壳中；以及将所述第二粘附壳封装在阻挡壳中。该方法还包括：将键合层接合至支撑结构，将实质单晶硅层接合至所述键合层；通过在所述实质单晶硅层上外延生长来形成硅外延层；以及通过在所述硅外延层上外延生长来形成III-V族外延层。

根据本发明的具体的实施例，提供一种工程化衬底结构。所述工程化衬底结构包括：支撑结构、耦合至所述支撑结构的键合层、耦合至所述键合层的实质单晶硅层、以及耦合至所述实质单晶硅层的单晶硅外延层。所述支撑结构包括：多晶陶瓷芯、耦合至所述多晶陶瓷芯的第一粘附层、耦合至所述第一粘附层的导电层、耦合至所述导电层的第二粘附层、以及耦合至所述第二粘附层的阻挡壳。

根据本发明的一些实施例，一种声学谐振器包括支撑结构。所述支撑结构包括：多晶陶瓷芯、耦合至所述多晶陶瓷芯的第一粘附层、耦合至所述第一粘附层的导电层、耦合至所述导电层的第二粘附层、以及耦合至所述第二粘附层的阻挡层。其中，所述支撑结构限定有腔体。所述声学谐振器还包括机械耦合至所述支撑结构的一部分的III-V族层。所述III-V族层的一部分无支撑地位于由所述支撑结构限定的所述腔体的上方。所述声学谐振器还包括：耦合至所述III-V族层的第一表面的第一电极；以及耦合至所述III-V族层的第二表面的第二电极，所述第二表面与所述III-V族层的无支撑的所述部分中的所述第一表面相对。