本实用新型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。
技术实现要素：
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为本实用新型一实施例的电光器件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。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，本实用新型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。
由于本实用新型的复合衬底110通过键合形成，故蓝宝石衬底层112以及硅衬底层111之间的结合力很强，其键合强度可高达12MPa。
优选地，硅衬底层111由直径大于等于6英寸硅晶片的制成。例如选用6英寸的硅晶片，或者8英寸的硅晶片。
更具体地，在本实施例中的硅衬底层111由直径6英寸厚1300μm的硅晶圆制成。
优选地，蓝宝石衬底层112的厚度为20μm。这样既可以保证在复合衬底110上生长形成良好的氮化镓，又可以确保复合衬底110具有良好的导热性。
优选地，复合衬底110还包括生长在蓝宝石衬底层112上的硅膜113；蓝宝石衬底层112通过硅膜113与硅衬底层111键合。
其中，硅膜113的厚度为1～5μm。这样可以进一步促进蓝宝石衬底层112与硅衬底层111键合，增强复合衬底110的性能。
以下对本实用新型的复合衬底的制备过程进行简述。
本实用新型的复合衬底的制备方法，包括如下步骤：
S1、将蓝宝石片与硅晶片键合，形成键合体。
优选地，蓝宝石片与硅晶片采用Si-Si直接键合(SDB—Silicon Direct Bonding)工艺键合。
具体地，Si-Si直接键合工艺为在蓝宝石片上生长硅膜113；然后将硅膜113和硅晶片键合，从而将蓝宝石片与硅晶片键合在一起，得到键合体300。
采用Si-Si直接键合工艺，不需要任何粘结剂和外加电场，并且工艺简单，更为重要的是，采用Si-Si直接键合工艺形成的复合衬底其性能较优。
优选地，硅膜113的生长为气相外延生长。也就是说，采用气相外延生长的方法在蓝宝石片上生长硅膜。这样形成的硅膜113的晶型较好，有利于与硅晶片的键合。
更优选地，在气相外延生长中，硅源为SiH4，载气为氢气。
气相外延生长可以采用本领域公知的气相外延生长工艺，在此不再赘述。
具体地，键合的步骤依次包括预键合、低温键合、高温键合三个子步骤。
其中，预键合优选为：将硅膜113以及硅晶片表面清洗干净，在室温下真空加力键合。
低温键合优选为：将预键合后的产物，在氧气或氮气环境中，在低温(一般为100～200℃)下键合。
低温键合优选为：将低温键合后的产物，在氧气或氮气环境中，在高温(1000℃以上)键合数小时。
具体地，键合的操作为：分别将硅晶片、硅膜113的表面擦拭去除粉尘等颗粒杂质，后用甲苯、丙酮和乙醇溶液超声清洗5～10min，然后在稀释的氢氟酸溶液中活化10s，活化之后用去离子水冲洗。接着用去离子水、双氧水与氨水配置的清洗液清洗，在用去离子水、双氧水与盐酸配置的清洗液清洗。将清洗之后的硅晶片、带硅膜113的蓝宝石片甩干。
将甩干之后的硅晶片、带硅膜113的蓝宝石片放入键合装置中加压预键合。
然后将预键合之后的产物取出，在氧化扩散炉中，在100～200℃下键合10min，然后迅速升温至1000℃以上键合1h。
S2、将键合体中的蓝宝石片减薄，得到复合衬底。
优选地，减薄为研磨抛光减薄。
具体地，研磨抛光减薄可以采用本领域技术人员所公知的研磨抛光减薄工艺。在此不再赘述。
其中，开关结构层120的主要作用是，驱动并控制器件主体结构130工作。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。
具体地，开关结构层120包括氮化镓基场效应管(GaN FET)。也就是说，通过生长在蓝宝石衬底层112上的氮化镓晶体形成场效应管(FET，Field Effect Transistor)。
更优选地，GaN FET为GaN-HEMT，也即GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT，High Electron Mobility Transistor)。
开关结构层120的具体结构可以采用本领域所公知的结构，开关结构层120的制作方法亦可以采用本领域公知的GaN FET或GaN-HEMT的制作方法。
其中，器件主体结构130，是电光器件100的核心部件。在器件主体结构130中通过电场作用改变光。具体地，器件主体结构130形成蓝宝石衬底层112上。
具体地，器件主体结构130包括电光晶体层，电光晶体层与硅衬底层111键合，也就是说，电光晶体层键合于硅衬底层111上。
在本实施例中，电光晶体层由钽酸锂晶体制成。也就是说，电光器件100为钽酸锂基电光器件。当然，可以理解的是，本实用新型的电光器件并不局限于钽酸锂基，还可以是铌酸锂基(也即电光晶体层由铌酸锂制成)
当然，可以理解的是，器件主体结构130还包括其它功能层(例如覆盖层等)以及电极(未示出)等。当然，可以理解的是，本实用新型对器件主体结构130的具体结构不进行限定，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的器件主体结构130的具体结构。
上述电光器件，由于采用氮化镓基的晶体管的控制基本，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。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。