通过杂质引入来增强应变界面区域的单晶电子设备的方法和结构技术

一种用于具有增强应变界面区域的单晶电子设备的制造方法和所得结构。该制造方法可以包括形成覆盖衬底的成核层以及形成覆盖成核层的第一单晶层和第二单晶层。该第一层和第二层可以通过引入一种或多种杂质物质来进行掺杂，以形成应变单晶层。第一应变层和第二应变层可以沿着相同的晶向对齐，以形成具有增强应变界面区域的应变单晶双层。使用该增强单晶双层来形成有源或无源设备导致改进的物理特性，比如增强的光子速度或改进的密度电荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过杂质引入来增强应变界面区域的单晶电子设备的方法和结构相关申请的交叉引用本申请要求于2018年2月20日提交的15/900,599号美国申请的优先权，15/900,599号美国申请整体并入本文。本申请还为了全部目的而通过引用并入以下全部属于同一拥有者的专利申请：于2016年3月11日提交的15/221,358号美国专利申请、于2017年1月12日提交的15/405,167号美国专利申请。
技术介绍
本专利技术总体上涉及电子设备。更具体地，本专利技术提供了关于在单晶电子设备中掺入钪的技术。仅作为示例而言，本专利技术已经应用于通信设备、移动设备、其他移动通信、计算设备、全球定位系统(GPS)设备、军事通信(MilCom)、其他基础设施等以及比如高电子迁移率晶体管(HEMT)、低噪声放大器(LNA)、开关、异质结双极晶体管(HBT)等的其他电子设备及其组合的单晶谐振器和滤波器设备。移动电信设备已经成功地在全世界部署。在一年之内就制造了超过包括移动电话和智能手机在内的10亿部移动设备，并且单位量还在继续同比增长。随着2012年左右4G/LTE的兴起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子设备，包括：/n衬底，其具有衬底表面区域；/n成核层，其覆盖所述衬底表面区域并且其特征在于成核生长参数；和/n第一单晶压电层，其覆盖所述成核层，所述第一单晶压电层包括一种或多种杂质物质以形成第一应变单晶压电层，所述杂质物质包括钪(Sc)，所述第一应变单晶压电层的特征在于第一应变条件和第一压电层参数；/n第二单晶压电层，其覆盖所述第一单晶压电层，所述第二单晶压电层包括一种或多种杂质物质以形成第二应变单晶层压电层，所述杂质物质包括钪(Sc)，所述第二应变单晶压电层的特征在于第二应变条件和第二压电层参数；和/n界面区域，其由所述第一应变单晶压电层和所述第二应变单晶压电层提供。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180220 US 15/900,5991.一种电子设备，包括：
衬底，其具有衬底表面区域；
成核层，其覆盖所述衬底表面区域并且其特征在于成核生长参数；和
第一单晶压电层，其覆盖所述成核层，所述第一单晶压电层包括一种或多种杂质物质以形成第一应变单晶压电层，所述杂质物质包括钪(Sc)，所述第一应变单晶压电层的特征在于第一应变条件和第一压电层参数；
第二单晶压电层，其覆盖所述第一单晶压电层，所述第二单晶压电层包括一种或多种杂质物质以形成第二应变单晶层压电层，所述杂质物质包括钪(Sc)，所述第二应变单晶压电层的特征在于第二应变条件和第二压电层参数；和
界面区域，其由所述第一应变单晶压电层和所述第二应变单晶压电层提供。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述衬底选自以下项中的一者：硅衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底、GaN块体衬底、GaN模板、AlN块体、AlN模板、AlxGa1-xN模板、比如绝缘体上硅(SOI)的工程衬底和多晶AlN模板。


3.根据权利要求1所述的设备，其中，外延生长工艺选自以下项中的一者：金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)、原子层沉积(ALD)、脉冲激光沉积和等离子体增强ALD。


4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述成核层以及所述第一应变单晶压电层和所述第二应变单晶压电层能够包括具有以项下中的至少一种的材料或合金：AlN、AlGaN、GaN、InN、InGaN、AlInN，AlInGaN，ScAlN、ScGaN和BN。


5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述成核生长参数包括温度、压力、厚度、生长速率和反应物物质的气相比例；并且其中，所述第一压电层参数和所述第二压电层参数包括声速、成核层形成和转变条件、生长温度、生长压力、层厚度、生长速率和气相比例。


6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一应变单晶压电层和所述第二应变单晶压电层包括外延生长工艺，所述外延生长工艺由所述成核生长参数以及所述第一压电层参数和所述第二压电层参数配置，以分别调制所述第一应变压电层和所述第二应变压电层中的所述第一应变条件和所述第二应变条件，以改进压电的一个或多个压电性能。


7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一种或多种杂质物质在生长(原位)或后生长(异位)期间提供；并且其中，所述一种或多种杂质物质具有范围为每立方厘米约1E+10至约1E+21的杂质浓度。


8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述掺杂包括使用气体源直接递送所述一种或多种杂质物质，或使用有机金属源衍生所述源气体来递送所述一种或者多种杂质物质。


9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一应变单晶压电层和所述第二应变单晶压电层包括在所述界面区域处使所述第一应变条件和所述第二应变条件在相同的晶向上对齐。


10.一种用于加工单晶电子设备的方法，所述方法包括：
提供具有衬底表面区域的衬底；
形成成核层，所述成核层覆盖所述衬底表面区域并且其特征在于成核生长参数；和
形成覆盖所述成核层的第一单晶压电层；
通过引入一种或多种杂质物质来掺杂所述第一单晶压电层以形成第一应变单晶层压电层；
其中，所述第一应变单晶压电层的特征在于第一应变条件和第一压电层参数；
形成覆盖所述第一单晶压电层的第二单晶压电层；和
通过引入一种或多种杂质物质来掺杂所述第二单晶压电层以形成第二应变单晶层压电层；
其中，所述第二应变单晶压电层的特征在于第二应变条件和第二压电层参数；
其中，所述第一应变单晶压电层和所述第二应变单晶压电层形成具有界面区域的应变单晶双层。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述衬底选自以下项中的一者：硅衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底、GaN体衬底、GaN模板、AlN块体、AlN模板、AlxGa1-xN模板、比如绝缘体上硅(SOI)的工程衬底和多晶AlN模板。


12.根据权利要求10所述的方法，其中，外延生长工艺选自以下项中的一者：金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)、原子层沉积(ALD)、脉冲激光沉积和等离子体增强ALD。


13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述成核层以及所述第一应变单晶压电层和所述第二应变单晶压电层能够包括具有以下项中的至少一种的材料或合金：AlN、AlGaN、GaN、InN、InGaN、AlInN，AlInGaN，ScAlN、ScGaN和BN。


14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述成核生长参数包括温度、压力、厚度、生长速率和反应物物质的气相比例；并且其中，所述第一压电层参数和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·R·吉布，史蒂文·登巴尔斯，杰弗里·B·希利，
申请(专利权)人：阿库斯蒂斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US