[發明專利]電光器件

在審

• 申請號: 201611248546.4
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106784073A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 林岳明
• 申請（專利權）人: 蘇州愛彼光電材料有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/02
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 唐清凱

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，特別是涉及一種電光器件。

背景技術

氮化鎵材料的研究與應用是全球半導體研究的熱點，是研制半導體器件的新型半導體材料，被譽為是繼第一代Ge、Si半導體材料、第二代GaAs、InP化合物半導體材料之后的第三代半導體材料。氮化鎵具有寬的直接帶隙、強的原子鍵、高的熱導率、化學穩定性好(幾乎不被任何酸腐蝕)等性質和強的抗輻照能力，在半導體器件領域有著廣闊的應用前景。例如氮化鎵基晶體管。

形成氮化鎵基的半導體器件，必須先選擇一種襯底來形成氮化鎵層。目前有的采用硅(Si)襯底，有的采用藍寶石襯底，有的采用碳化硅(SiC)襯底，亦有采用GaN襯底。

藍寶石襯底、碳化硅襯底、以及GaN襯底，它們在成本、供應量及尺寸方面都有缺點。雖然硅襯底是最吸引的低成本襯底，但使用也有困難，生長的氮化鎵品質不高。例如會形成瑕疵及變形，這是因為硅襯底與氮化鎵層之間在晶格常數和熱膨脹系數方面本質上不匹配。

目前，無論哪一種均無法滿足的越來越高的需求，襯底性能還有待于進一步提高，以有利于形成低成本、高質量的氮化鎵基晶體管。

發明內容

基于此，有必要針對現有的氮化鎵基晶體管成本高、質量差的問題，提供一種包含高質量、低成本的氮化鎵基晶體管的電光器件。

一種電光器件，包括：

復合襯底，包括硅襯底層以及鍵合在所述硅襯底層上的藍寶石襯底層；

開關結構層，由生長在所述藍寶石襯底層上的氮化鎵晶體形成；

以及器件主體結構，包括鍵合于所述硅襯底層上的電光晶體層。

上述電光器件，由于采用氮化鎵基晶體管的開關結構層，與Si基晶體管相比，可以降低待機功耗并且可以提高工作頻率。上述電光器件中的開關結構層，采用藍寶石襯底層與硅襯底層鍵合而成的復合襯底，這樣可以在藍寶石襯底層上生長高質量的氮化鎵晶體，從而有利于獲得高質量的開關結構層，進而有利于制造出性能優異的電光器件；同時該復合襯底的硅襯底層，可以滿足大尺寸主流生產線的需求，與現有的硅襯底工藝兼容；另外，還避免使用大尺寸的藍寶石片，可以有效降低開關結構層以及電光器件的成本。

在其中一個實施例中，所述電光晶體層由鉭酸鋰晶體制成。

在其中一個實施例中，所述電光晶體層由鈮酸鋰晶體制成。

在其中一個實施例中，所述復合襯底還包括生長在所述藍寶石襯底層上的硅膜；所述藍寶石襯底層通過所述硅膜與所述硅襯底層鍵合。

在其中一個實施例中，所述硅膜的厚度為1～5μm。

在其中一個實施例中，所述藍寶石襯底層的厚度為20μm。

在其中一個實施例中，所述硅襯底層的厚度為600～1500μm。

在其中一個實施例中，所述開關結構層包括氮化鎵場效應管。

在其中一個實施例中，所述氮化鎵基場效應管為氮化鎵基高電子遷移率晶體管。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的電光器件的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

參見圖1，本發明一實施例的電光器件100，包括復合襯底110、器件主體結構130、以及開關結構層120。

具體地，復合襯底110包括硅襯底層111以及鍵合在硅襯底層111上的藍寶石襯底層112。

其中，藍寶石襯底層112，其主要目的是，用于生長高質量的氮化鎵，進而形成開關結構層120；也就是說，氮化鎵是生長在復合襯底110的藍寶石襯底層112上，開關結構層120位于復合襯底110靠近藍寶石襯底層112的一側。

其中，硅襯底層111的主要作用是，用于支撐藍寶石襯底層112，同時支撐器件主體結構130。

其中，藍寶石襯底層112以及硅襯底層111鍵合在一起形成復合襯底110。

在本文中，鍵合(bonding)是指：將兩片表面清潔、原子級平整的同質或異質材料在一定條件下直接結合，通過范德華力、分子力甚至原子力使晶片鍵合成為一體。