本實(shí)用新型涉及電力電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光電器件。
背景技術(shù)：
目前光電器件的襯底有的采用硅(Si)襯底、有的采用碳化硅(SiC)襯底、亦有采用GaN襯底。
硅襯底，其優(yōu)點(diǎn)是尺寸大、成本低、易加工，且具有良好的導(dǎo)熱性。然而，硅襯底的缺點(diǎn)是，硅為窄禁帶寬度材料，不合適高溫工作。
碳化硅襯底，其禁帶寬度大于硅。但是碳化硅襯底的成本較高。
GaN襯底，其禁帶寬度比碳化硅還大，可以在200℃下正常工作。然而GaN襯底成本非常高，不利于降低光電器件的成本。
由于GaN特殊的性質(zhì)，自然界缺乏天然的GaN單晶材料。GaN襯底可通過在藍(lán)寶石襯底上異質(zhì)外延而獲得。
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(jìn)一步提高，以有利于降低光電器件的成本以及提高光電器件的性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于此，有必要針對現(xiàn)有的光電器件成本高、性能差的問題，提供一種成本低、性能好的光電器件。
一種光電器件，包括：
復(fù)合襯底，包括硅襯底層以及鍵合在所述硅襯底層上的藍(lán)寶石襯底層；
器件主體結(jié)構(gòu)，形成所述藍(lán)寶石襯底層上；
以及驅(qū)動芯片，位于所述硅襯底層遠(yuǎn)離所述藍(lán)寶石襯底層的一側(cè)。
上述光電器件，采用藍(lán)寶石襯底層與硅襯底層鍵合而成的復(fù)合襯底，這樣可以在藍(lán)寶石襯底層上生長高質(zhì)量的外延層(例如高質(zhì)量的氮化鎵層)，從而有利于獲得高質(zhì)量的器件主體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而有利于制造出性能優(yōu)異的光電器件；同時該復(fù)合襯底的硅襯底層，可以滿足大尺寸主流生產(chǎn)線的需求，與現(xiàn)有的硅襯底工藝兼容；另外，還避免使用大尺寸的藍(lán)寶石片，可以有效降低光電器件的成本。
在其中一個實(shí)施例中，所述器件主體結(jié)構(gòu)包括由氮化鎵晶體形成的外延層。
在其中一個實(shí)施例中，所述復(fù)合襯底還包括生長在所述藍(lán)寶石襯底層上的硅膜；所述藍(lán)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(shí)施例中，所述硅膜的厚度為1～5μm。
在其中一個實(shí)施例中，所述藍(lán)寶石襯底層的厚度為20μm。
在其中一個實(shí)施例中，所述硅襯底層的厚度為600～1500μm。
在其中一個實(shí)施例中，所述驅(qū)動芯片為硅基芯片。
在其中一個實(shí)施例中，所述光電器件為LED器件。
在其中一個實(shí)施例中，所述光電器件為LD器件。
在其中一個實(shí)施例中，所述光電器件為光電探測器。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的光電器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施方式，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
參見圖1，本實(shí)用新型一實(shí)施例的光電器件100，包括復(fù)合襯底110、器件主體結(jié)構(gòu)130、以及驅(qū)動芯片120。
具體地，復(fù)合襯底110包括硅襯底層111以及鍵合在硅襯底層111上的藍(lán)寶石襯底層112。
其中，藍(lán)寶石襯底層112，其主要目的是，用于生長外延層，進(jìn)而形成器件主體結(jié)構(gòu)130；也就是說，外延層是生長在復(fù)合襯底110的藍(lán)寶石襯底層112上。
其中，硅襯底層120的主要作用是，用于支撐藍(lán)寶石層110。
其中，藍(lán)寶石襯底層112以及硅襯底層120鍵合在一起形成復(fù)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(zhì)或異質(zhì)材料在一定條件下直接結(jié)合，通過范德華力、分子力甚至原子力使晶片鍵合成為一體。
由于本實(shí)用新型的復(fù)合襯底110通過鍵合形成，故藍(lán)寶石襯底層112以及硅襯底層120之間的結(jié)合力很強(qiáng)，其鍵合強(qiáng)度可高達(dá)12MPa。
優(yōu)選地，硅襯底層120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(shí)施例中的硅襯底層120由直徑6英寸厚1300μm的硅晶圓制成。
優(yōu)選地，藍(lán)寶石襯底層112的厚度為20μm。這樣既可以保證在復(fù)合襯底110上生長形成良好的外延層，又可以確保復(fù)合襯底110具有良好的導(dǎo)熱性。
優(yōu)選地，復(fù)合襯底110還包括生長在藍(lán)寶石襯底層112上的硅膜113；藍(lán)寶石襯底層112通過硅膜113與硅襯底層120鍵合。
其中，硅膜113的厚度為1～5μm。這樣可以進(jìn)一步促進(jìn)藍(lán)寶石襯底層112與硅襯底層120鍵合，增強(qiáng)復(fù)合襯底110的性能。
以下對本實(shí)用新型的復(fù)合襯底的制備過程進(jìn)行簡述。
本實(shí)用新型的復(fù)合襯底的制備方法，包括如下步驟：
S1、將藍(lán)寶石片與硅晶片鍵合，形成鍵合體。
優(yōu)選地，藍(lán)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(lán)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(lán)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(jié)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(fù)合襯底其性能較優(yōu)。
優(yōu)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(lán)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(yōu)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(lǐng)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(yù)鍵合、低溫鍵合、高溫鍵合三個子步驟。
其中，預(yù)鍵合優(yōu)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(yōu)選為：將預(yù)鍵合后的產(chǎn)物，在氧氣或氮?dú)猸h(huán)境中，在低溫(一般為100～200℃)下鍵合。
低溫鍵合優(yōu)選為：將低溫鍵合后的產(chǎn)物，在氧氣或氮?dú)猸h(huán)境中，在高溫(1000℃以上)鍵合數(shù)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(zhì)，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(lán)寶石片甩干。
將甩干之后的硅晶片、帶硅膜113的藍(lán)寶石片放入鍵合裝置中加壓預(yù)鍵合。
然后將預(yù)鍵合之后的產(chǎn)物取出，在氧化擴(kuò)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(lán)寶石片減薄，得到復(fù)合襯底。
優(yōu)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(lǐng)域技術(shù)人員所公知的研磨拋光減薄工藝。在此不再贅述。
其中，器件主體結(jié)構(gòu)130，是電光器件100的核心部件。在器件主體結(jié)構(gòu)130中將電轉(zhuǎn)化為光。具體地，器件主體結(jié)構(gòu)130形成藍(lán)寶石襯底層112上。
在本實(shí)施例中，器件主體結(jié)構(gòu)130包括外延層(未示出)。外延層由生長在藍(lán)寶石襯底層112上的氮化鎵晶體形成。
當(dāng)然，可以理解的是，器件主體結(jié)構(gòu)130還包括其它功能層(例如緩沖層等)以及電極(未示出)等。當(dāng)然，可以理解的是，本實(shí)用新型對器件主體結(jié)構(gòu)130的具體結(jié)構(gòu)不進(jìn)行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的器件主體結(jié)構(gòu)130的具體結(jié)構(gòu)。
其中，驅(qū)動芯片120的主要作用是，驅(qū)動并控制器件主體結(jié)構(gòu)130工作。驅(qū)動芯片120位于硅襯底層111遠(yuǎn)離藍(lán)寶石襯底層112的一側(cè)。
在本實(shí)施例中，在復(fù)合襯底110中均勻開挖多個貫穿復(fù)合襯底110的“通孔Via”以使器件主體結(jié)構(gòu)130的電極與驅(qū)動芯片120電連接。當(dāng)然，可以理解的是，驅(qū)動芯片120與器件主體結(jié)構(gòu)130的電連接并不局限于上述方式，亦可以采用其它方式連接。
在本實(shí)施例中，驅(qū)動芯片120為硅基芯片。當(dāng)然，可以理解的是，本實(shí)用新型的驅(qū)動芯片120并不局限于硅基芯片，還可以是其它基芯片。
在本實(shí)施例中，光電器件100為LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)器件。更具體地，光電器件為發(fā)藍(lán)光的LED器件。
當(dāng)然，可以理解的是，本實(shí)用新型的光電器件100并不局限于發(fā)藍(lán)光的LED器件，亦可以是發(fā)其他光的LED器件(例如發(fā)綠光的LED器件)，還可以是LD(Laser Diode，激光二極管)器件，亦可以是光電探測器。
上述光電器件，采用藍(lán)寶石襯底層與硅襯底層鍵合而成的復(fù)合襯底，這樣可以在藍(lán)寶石襯底層上生長高質(zhì)量的外延層(例如高質(zhì)量的氮化鎵層)，從而有利于制造出性能優(yōu)異的光電器件；同時該復(fù)合襯底的硅襯底層，可以滿足大尺寸主流生產(chǎn)線的需求，與現(xiàn)有的硅襯底工藝兼容；另外，還避免使用大尺寸的藍(lán)寶石片，可以有效降低光電器件的成本。
以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。