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。
技術實現要素：
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。
由于本發明的復合襯底110通過鍵合形成，故藍寶石襯底層112以及硅襯底層111之間的結合力很強，其鍵合強度可高達12MPa。
優選地，硅襯底層111由直徑大于等于6英寸硅晶片的制成。例如選用6英寸的硅晶片，或者8英寸的硅晶片。
更具體地，在本實施例中的硅襯底層111由直徑6英寸厚1300μm的硅晶圓制成。
優選地，藍寶石襯底層112的厚度為20μm。這樣既可以保證在復合襯底110上生長形成良好的氮化鎵，又可以確保復合襯底110具有良好的導熱性。
優選地，復合襯底110還包括生長在藍寶石襯底層112上的硅膜113；藍寶石襯底層112通過硅膜113與硅襯底層111鍵合。
其中，硅膜113的厚度為1～5μm。這樣可以進一步促進藍寶石襯底層112與硅襯底層111鍵合，增強復合襯底110的性能。
以下對本發明的復合襯底的制備過程進行簡述。
本發明的復合襯底的制備方法，包括如下步驟：
S1、將藍寶石片與硅晶片鍵合，形成鍵合體。
優選地，藍寶石片與硅晶片采用Si-Si直接鍵合(SDB—Silicon Direct Bonding)工藝鍵合。
具體地，Si-Si直接鍵合工藝為在藍寶石片上生長硅膜113；然后將硅膜113和硅晶片鍵合，從而將藍寶石片與硅晶片鍵合在一起，得到鍵合體300。
采用Si-Si直接鍵合工藝，不需要任何粘結劑和外加電場，并且工藝簡單，更為重要的是，采用Si-Si直接鍵合工藝形成的復合襯底其性能較優。
優選地，硅膜113的生長為氣相外延生長。也就是說，采用氣相外延生長的方法在藍寶石片上生長硅膜。這樣形成的硅膜113的晶型較好，有利于與硅晶片的鍵合。
更優選地，在氣相外延生長中，硅源為SiH4，載氣為氫氣。
氣相外延生長可以采用本領域公知的氣相外延生長工藝，在此不再贅述。
具體地，鍵合的步驟依次包括預鍵合、低溫鍵合、高溫鍵合三個子步驟。
其中，預鍵合優選為：將硅膜113以及硅晶片表面清洗干凈，在室溫下真空加力鍵合。
低溫鍵合優選為：將預鍵合后的產物，在氧氣或氮氣環境中，在低溫(一般為100～200℃)下鍵合。
低溫鍵合優選為：將低溫鍵合后的產物，在氧氣或氮氣環境中，在高溫(1000℃以上)鍵合數小時。
具體地，鍵合的操作為：分別將硅晶片、硅膜113的表面擦拭去除粉塵等顆粒雜質，后用甲苯、丙酮和乙醇溶液超聲清洗5～10min，然后在稀釋的氫氟酸溶液中活化10s，活化之后用去離子水沖洗。接著用去離子水、雙氧水與氨水配置的清洗液清洗，在用去離子水、雙氧水與鹽酸配置的清洗液清洗。將清洗之后的硅晶片、帶硅膜113的藍寶石片甩干。
將甩干之后的硅晶片、帶硅膜113的藍寶石片放入鍵合裝置中加壓預鍵合。
然后將預鍵合之后的產物取出，在氧化擴散爐中，在100～200℃下鍵合10min，然后迅速升溫至1000℃以上鍵合1h。
S2、將鍵合體中的藍寶石片減薄，得到復合襯底。
優選地，減薄為研磨拋光減薄。
具體地，研磨拋光減薄可以采用本領域技術人員所公知的研磨拋光減薄工藝。在此不再贅述。
其中，開關結構層120的主要作用是，驅動并控制器件主體結構130工作。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。
具體地，開關結構層120包括氮化鎵基場效應管(GaN FET)。也就是說，通過生長在藍寶石襯底層112上的氮化鎵晶體形成場效應管(FET，Field Effect Transistor)。
更優選地，GaN FET為GaN-HEMT，也即GaN基高電子遷移率晶體管(HEMT，High Electron Mobility Transistor)。
開關結構層120的具體結構可以采用本領域所公知的結構，開關結構層120的制作方法亦可以采用本領域公知的GaN FET或GaN-HEMT的制作方法。
其中，器件主體結構130，是電光器件100的核心部件。在器件主體結構130中通過電場作用改變光。具體地，器件主體結構130形成藍寶石襯底層112上。
具體地，器件主體結構130包括電光晶體層，電光晶體層與硅襯底層111鍵合，也就是說，電光晶體層鍵合于硅襯底層111上。
在本實施例中，電光晶體層由鉭酸鋰晶體制成。也就是說，電光器件100為鉭酸鋰基電光器件。當然，可以理解的是，本發明的電光器件并不局限于鉭酸鋰基，還可以是鈮酸鋰基(也即電光晶體層由鈮酸鋰制成)
當然，可以理解的是，器件主體結構130還包括其它功能層(例如覆蓋層等)以及電極(未示出)等。當然，可以理解的是，本發明對器件主體結構130的具體結構不進行限定，本領域技術人員可以根據實際情況選擇合適的器件主體結構130的具體結構。
上述電光器件，由于采用氮化鎵基的晶體管的控制基本，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。
以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。