使用化學氣相沉積在低溫下形成含鈧的膜以提供器件的方法與流程
使用化學氣相沉積在低溫下形成含鈧的膜以提供器件的方法
1.本技術要求2020年3月5日在美國專利商標局提交的申請號為62/985,572、題目為“methods of forming crystal piezoelectric layers including low carbon and/or oxygen concentrations using metalorganic precursors in cvd systems and related crystal piezoelectric layers”的美國臨時申請的優先權，其全部公開內容通過引用并入本文。
背景技術：
2.本發明總體上涉及電子器件。更具體地，本發明提供了形成用作例如體聲波諧振器器件和rf器件(例如hemt)等中的壓電層的sc
x
al
1-x
n膜的方法。
附圖說明
3.圖1為在本發明的一些實施方案中可用于形成sc
x
al
1-x
n膜的金屬有機化學氣相沉積(mocvd)系統的示意圖。
4.圖2a至圖2d為使用cvd在約1150℃的相對高的溫度下形成的sc
x
al
1-x
n膜的eels圖像，分別包括復合eels圖像、sc eels圖像、n eels圖像和al eels圖像。
5.圖2e為在低于約750℃的溫度下形成的sc
x
al
1-x
n膜的tem圖像。
6.圖3a至圖3d為本發明的一些實施方案中使用cvd在約850℃的溫度下形成的sc
x
al
1-x
n膜的eels圖像，分別包括復合eels圖像、sc eels圖像、n eels圖像和al eels圖像。
7.圖4a示出了本發明的一些實施方案中使用cvd在約(a)1030℃、(b)940℃和(c)850℃的溫度下形成的sc
x
al
1-x
n膜的xrd掃描圖。
8.圖4b為根據本發明的實施方案使用mocvd工藝在algan/aln層序列上生長的sc
x
al
1-x
n膜的eels圖像。
9.圖5為使用scarlet
tm
作為前體形成的20％sc
x
al
1-x
n的sem圖像。
10.圖6為示出了sc
x
al
1-x
n(14.3％sc)的sims分析的圖，其中在本發明的一些實施方案中，感興趣的sc
x
al
1-x
n層位于樣品中約0.1微米至約0.4微米深的位置。
11.圖7至圖9為本發明的一些實施方案中在襯底上形成的sc
x
al
1-x
n膜的截面圖。
12.圖10為本發明的一些實施方案中作為夾在底電極和頂電極之間的單晶壓電諧振器層的sc
x
al
1-x
n膜的截面圖。
13.圖11為根據本發明實施方案形成并且在一些實施方案中作為阻擋層(barrier layer)包含在配置用于rf操作的hemt器件的材料堆中的sc
x
al
1-x
n膜的截面圖。
14.圖12為包含根據本發明實施方案形成的sc
x
al
1-x
n層的hemt器件的示意圖。
15.圖13為與hemt器件集成的單片rf體聲波(baw)壓電諧振器器件的截面示意圖，其中在本發明的一些實施方案中，sc
x
al
1-x
n層為作為壓電諧振器器件中的壓電層和hemt器件中的緩沖層的共享的sc
x
al
1-x
n層。
16.圖14至圖19示出了在一些實施方案中可以包含sc
x
al
1-x
n層作為諧振器器件的壓
電層、hemt器件的緩沖層以及hemt器件的阻擋層中的任意一種的各種rf器件。
17.圖20為示出了計算系統的示例的框圖，該計算系統可用于在本發明的一些實施方案中監測和控制mocvd系統100的操作(包括維持本文描述的cvd反應器的溫度)。
技術實現要素：
18.本發明的實施方案可以提供使用化學氣相沉積法在低溫下形成含鈧的膜的方法，以提供壓電諧振器器件和/或高電子遷移率晶體管器件。根據這些實施方案，形成膜的方法可以包括：將包含襯底的cvd反應室加熱到約750℃至約950℃的溫度范圍，在該溫度范圍內將包含al的第一前體提供給cvd反應室，在該溫度范圍內將包含sc的第二前體提供給cvd反應室，在該溫度范圍內將包含氮的第三前體提供給cvd反應室，以及在襯底上形成包含sc
x
al
1-x
n的膜。
具體實施方式
19.如本發明人所理解的，可以使用化學氣相沉積(cvd)在相對低的溫度下形成sc
x
al
1-x
n膜，使得所得膜可以基本上沒有偏析，使得例如sc
x
al
1-x
n膜可以具有均勻的纖鋅礦晶體結構。在根據本發明實施方案的這種膜中，cvd工藝可以在相對低的溫度下進行，這可以改善sc
x
al
1-x
n膜的表面形態。例如，在一些實施方案中，形成sc
x
al
1-x
n的cvd生長工藝可以在約750℃至約950℃的溫度范圍內進行。如本發明人進一步認識到的，在較高溫度下形成的sc
x
al
1-x
n膜會表現出偏析，其中膜的成分會變化，使得一些部分會富含sc，而其他部分會富含al。相反，當在太低的溫度下進行cvd生長工藝時，纖鋅礦晶體結構可能難以保持，導致形成al和sc均勻分布的非晶sc
x
al
1-x
n膜。
20.在本發明的進一步實施方案中，sc
x
al
1-x
n膜的形態可以通過使用特征在于包含環戊二烯基配體和脒基配體的sc前體來改善。如本發明人進一步認識到的，脒基配體的存在可以允許生長表面更大的吸附原子遷移率和更完全的分子離解，這可以在比其它前體更低的生長溫度下產生具有更光滑表面的膜。在本發明的一些實施方案中，sc前體的特征在于含有脒基配體，其中sc的每個外殼電子有一個n原子。在本發明的一些實施方案中，al前體可以為包含al作為組分的金屬有機物，例如三甲基鋁或三乙基鋁。在本發明的一些實施方案中，也可以使用其他含al的金屬有機前體。
21.如本發明進一步理解的，膜形態也可以通過控制在cvd生長過程中使用的第v族(例如，包括氮的前體，如nh3)前體與第iii族前體(例如，sc和al前體)的比例來改善。該比例會影響生長表面上第iii族物質的吸附原子遷移率。特別地，如果該比例過高，膜可能變粗糙，而如果該比例過低，sc吸附原子可能累積并導致膜中的sc/al偏析。在一些實施方案中，下面的成核層也可以幫助改善sc
x
al
1-x
n膜的形態。
22.如本發明人進一步認識到的，如本文所述，也可以形成低碳含量的sc
x
al
1-x
n膜。例如，在一些實施方案中，cvd工藝可用于形成含有小于約10
19
/cm3或小于材料的約0.001％的雜質摻入的sc
x
al
1-x
n膜。在本發明的其他實施方案中，sc
x
al
1-x
n膜也可以含有低濃度的氧和/或硅。
23.在本發明的一些實施方案中，本文所述的cvd生長的sc
x
al
1-x
n膜可以用作例如基于體聲波(baw)的諧振器或濾波器電路中的壓電諧振器層。在本發明的一些實施方案中，本
文所述的cvd生長的sc
x
al
1-x
n膜可以用作在例如rf頻率下工作的高電子遷移率晶體管(hemt)器件中的阻擋層。在本發明的一些實施方案中，本文所述的cvd生長的sc
x
al
1-x
n膜可以為作為hemt器件的壓電諧振器層和緩沖層的共享層。
24.圖1為可以用于形成本發明的一些實施方案中的sc
x
al
1-x
n膜的金屬有機化學氣相沉積(mocvd)系統100的示意圖。根據圖1，在本發明的一些實施方案中，mocvd系統100可以包括水平流cvd反應器105，向該反應器供應從容器125輸送到cvd反應器105的低蒸汽壓mo前體蒸汽109。cvd反應器105可以包括可移動地連接在一起的上部150和下部155。在操作中，上部150可以與下部155分離，以露出行星式晶圓傳輸系統(planetary wafer transport system)，從而晶圓可以裝載到多個晶圓工位中。容器125包含用于產生用于形成sc
x
al
1-x
n膜的低蒸汽壓mo前體蒸汽109的sc前體材料。應該理解，可以使用其它類型的cvd反應器來代替水平流cvd反應器105。
25.中央注射器柱145貫穿反應器105的上部150，并耦合到被配置為將不同的前體運送到cvd反應器105中的單獨的管線上。具體而言，將中央注射器柱145耦合到運送低蒸汽壓mo前體蒸汽109的低蒸汽壓mo前體管線115上。在本發明的一些實施方案中，可以在處理器電路101的控制下將低蒸汽壓mo前體蒸汽109提供給反應器105。例如，在本發明的一些實施方案中，mocvd系統100在處理器電路101的控制下操作，以將反應器105內部的溫度維持在sc
x
al
1-x
n膜在襯底上形成的溫度。在本發明的一些實施方案中，在sc
x
al
1-x
n膜的形成期間，反應器105的內部可以保持在例如約750℃和約950℃之間的溫度范圍內。在另外的實施方案中，處理器電路101還可以加熱管線115，使得可以將前體蒸汽109在例如大于70℃至約200℃的溫度范圍內提供給反應器105。
26.如圖1中進一步示出的，其他前體120，例如al和n的前體，也可以通過可以與管線115分開的路徑160提供給中央注射器柱145。在一些實施方案中，其他前體可以包括其他金屬有機前體以及氫化物。將會理解，路徑160和管線115可以被定位成彼此熱隔離，使得sc前體蒸汽109可以被輸送到中央注射器柱145，而不會顯著影響其他前體120的溫度。換句話說，在本發明的一些實施方案中，管線115可以被定位成使得可以加熱蒸汽109而基本上不加熱其他前體120。應當理解，本文所述的scaln膜可以使用mocvd系統形成，其中sc
x
al
1-x
n如2020年2月7日提交給美國專利商標局的申請號為16/784,843、題目為“apparatus for forming single crystal piezoelectric layers using low-vapor pressure metalorganic precursors in cvd systems and methods of forming single crystal piezoelectric layers using the same”的美國專利申請所述，該專利申請被共同轉讓給本受讓人，其全部內容通過引用并入本文。
27.在操作中，mocvd系統100可用于在相對低的溫度下在襯底上形成sc
x
al
1-x
n膜。在本發明的一些實施方案中，cvd反應器105的內部可以保持在約750℃至約950℃之間的溫度范圍內。相反，如本發明人所理解的，在較高溫度下形成的sc
x
al
1-x
n膜可能表現出偏析，其中膜的成分變化，一些部分可能富含sc，而其它部分富含al。
28.例如，圖2a至圖2d為使用cvd在約1150℃的溫度下形成的sc
x
al
1-x
n膜的eels圖像。如圖2b和2d所示，使用cvd在高于950℃的溫度下生長的sc
x
al
1-x
n膜開始分別呈現富硅組成和富鋁組成。此外，如本發明人所理解的，如圖2e所示，在低于約750℃的溫度下使用cvd生長的膜中，難以保持sc
x
al
1-x
n所需的纖鋅礦晶體結構。
29.圖2e為在低于約750℃的溫度下形成的sc
x
al
1-x
n(或al
1-x
sc
x
n)膜的tem圖像。如圖2e所示，algan層上的scaln膜為非晶態，這表明如本發明人所理解的，在低于約750℃的溫度下通過mocvd形成的sc
x
al
1-x
n(或al
1-x
sc
x
n)膜難以形成纖鋅礦晶體結構。
30.相反，圖3a至圖3d為本發明的實施方案中使用cvd在約850℃的溫度下形成的sc
x
al
1-x
n膜的eels圖像，分別包括復合eels圖像、sc eels圖像、neels圖像和aleels圖像。如圖3b和3d所示，使用cvd在約850℃的溫度下生長的sc
x
al
1-x
n膜未示出富si組成或富al組成。相反，sc
x
al
1-x
n膜表現出基本上均勻的組成，從而基本上消除了圖2a-2d中所示的富sc部分和富al部分。
31.如本發明人進一步認識到的，在本發明的一些實施方案中如本文所述形成的sc
x
al
1-x
n膜樣品的xrd掃描圖證明了圖3a至圖3d所示的sc
x
al
1-x
n膜中纖鋅礦晶體結構的組成基本均勻。圖4a示出了在本發明的一些實施方案中，使用cvd在約(a)1030℃、(b)940℃和(c)850℃的溫度下形成的sc
x
al
1-x
n膜在x射線衍射儀(xrd)中的2θ-ω掃描圖。如本發明人所理解的，在掃描(a)中示出的在約1030℃下形成的膜中約34.5
°
處的峰代表偏析的sc，而在掃描(b)和(c)中示出的在約940℃和約850℃下形成的sc
x
al
1-x
n膜分別具有較少的峰，表明相應的sc
x
al
1-x
n膜的組成基本均勻(相對于掃描(a))，因此膜(b)和(c)基本沒有偏析的scn晶體結構(例如，巖鹽晶體結構)，如xrd2θ掃描圖中約34.5
°
處的sc峰計數所示，其小于相對于110晶面在約36
°
處獲得的sc峰計數的5％。
32.圖4b為根據本發明實施方案使用mocvd工藝在algan/aln層序列上生長的scaln(或alscn)層的eels圖像。根據圖4b，使用mocvd工藝在約800℃的溫度下生長scaln層。掃描圖(沿方向a)示出了scaln層和algan層的相應部分具有基本均勻的纖鋅礦晶體結構組成。
33.如本發明人進一步認識到的，在本發明的進一步實施方案中，sc
x
al
1-x
n膜的形態可以通過使用其特征在于包含環戊二烯基配體和脒基配體的sc前體來改善。如本發明人進一步認識到的，脒基配體的存在可以使生長表面的吸附原子遷移率更大和分子的離解更完全，其可以在比其它前體更低的生長溫度下產生更光滑的膜。在本發明的一些實施方案中，sc前體的特征在于含有脒基配體，其中sc的每個外殼電子有一個n原子。
34.例如，在本發明的一些實施方案中，由圖1中的容器125提供的前體可以由以下通式(1)表征的前體提供：
35.sc(mecp)
x
(ipr-n-ch＝n-ipr)y???
(1)，
36.其中x為0、1或2，y為1、2或3，前提條件是x+y＝3，并且其中當x＝0時，sc的每個外殼電子有一個n原子。因此，在本發明的一些實施方案中，前體可以為含有二異丙基甲脒基配體(diisopropylforamidinate ligand)且不含甲基環戊二烯基配體的含鈧前體。或者，在本發明的一些實施方案中，前體可以為含有二異丙基甲脒基配體和甲基環戊二烯基配體的含鈧前體。美國專利us 8,283,201中描述了含鑭系元素的前體，例如含有二異丙基甲脒基配體和甲基環戊二烯基配體的含鑭系元素的前體，該專利的全部內容通過引用并入本文。另一個實例為由總部位于法國巴黎的air liquide s.a.公司以商標名scarlet
tm
銷售的含有二異丙基甲脒基配體和甲基環戊二烯基配體的含鈧前體。例如，圖5為使用scarlet
tm
作為前體形成的20％scaln膜的sem圖像。
37.在本發明的進一步實施方案中，由圖1中的容器125提供的前體可以由以下通式(2)表征的前體提供：
38.sc(r1cp)
x
(r
2-nc-c(r3)＝n-r2)y???
(2)
39.其中r1為h或c
1-c5烷基鏈，r2為h或c
1-c5烷基鏈，r3為h或me(甲基)，x為0、1或2，y為1、2或3，前提條件為x+y＝3，并且其中當x＝0時，sc的每個外殼電子有一個n原子。在一些實施方案中，前體的r1為me、et(乙基)或ipr(異丙基)。在一些實施方案中，前體的r2為ipr或tbu(叔丁基)。因此，在本發明的一些實施方案中，前體可以為含有二烷基甲脒基配體(dialkyformamidinate ligand)或二烷基乙脒基配體(dialkylacetamidinate ligand)、和烷基環戊二烯基配體的含鈧前體，和/或含有二烷基甲脒基配體或乙脒基配體且不含烷基環戊二烯基配體的含鈧前體。美國專利us 8,283,201中描述了含鑭系元素的前體，例如，含有二烷基甲脒基配體和烷基環戊二烯基配體的含鑭系元素的前體，該專利的全部內容通過引用并入本文。
40.如本發明人進一步認識到的，本發明的scaln膜可以用由通式(1)表征的sc前體并使用mocvd在約750℃至約950℃之間的cvd反應器溫度下形成。或者，本發明的scaln膜可以用由通式(1)表征的sc前體并使用mocvd在約750℃至約950℃的溫度范圍之外的cvd反應器溫度下形成。
41.如本發明人進一步認識到的，在相對低的溫度下使用mocvd形成的sc
x
al
1-x
n膜也可以表現出低碳含量。例如，在一些實施方案中，sc
x
al
1-x
n膜可通過mocvd工藝在襯底上形成，同時將反應器保持在約750℃至約950℃范圍內的溫度下，以形成具有小于約10
19
/cm3或小于材料的約0.001％的雜質摻入的sc
x
al
1-x
n膜。在本發明的其他實施方案中，scaln膜還可以具有低濃度的氧和/或硅。
42.圖6為示出sc
x
al
1-x
n(14.3％sc)的sims分析的圖，其中在本發明的一些實施方案中，感興趣的sc
x
al
1-x
n層位于所分析的樣品中約0.1微米至約0.4微米深的位置，如在圖的x軸上所示。根據圖6，在相關深度根據本發明形成的scaln膜中的碳濃度小于10
19
/cm3。因此，本發明的實施方案可以用于形成碳濃度小于10
19
/cm3的scaln膜。如圖6進一步所示，在相關深度根據本發明形成的sc
x
al
1-x
n膜中的氧和硅濃度也可以相對較低。
43.在本發明的一些實施方案中，碳濃度小于約10
19
/cm3的sc
x
al
1-x
n膜可以使用mocvd并用通式(1)或(2)表征的sc前體以及上述其他實施方案形成。在本發明的一些實施方案中，碳濃度小于約10
19
/cm3的scaln膜可以用包括(dipa)3sc的sc前體來形成。更進一步地，可以使用mocvd并用任何前述的sc前體形成碳濃度小于約10
19
/cm3的sc
x
al
1-x
n膜，在襯底上形成scaln膜期間將cvd反應器溫度保持在約750℃至約950℃之間。或者，可以使用mocvd并用上述任何sc前體形成本發明的scaln膜，在襯底上形成scaln膜期間將cvd反應器溫度保持在約750℃至約950℃的溫度范圍之外。
44.如本發明人進一步認識到的，sc
x
al
1-x
n膜形態也可以通過控制在cvd生長過程中使用的第v族(例如，包括氮的前體，如nh3)前體與第iii族前體(例如，sc和al前體)的比例來改善。在本發明的一些實施方案中，包括氮的前體的量與sc前體(例如由通式(1)表征的前體或相關實施方案，(dipa)3sc等)和al前體組合的組合量的比例為例如約20,000和約500之間的范圍。在一些實施方案中，該范圍為約10,000至約500。在一些實施方案中，該范圍為約3000至約500。
45.圖7為本發明的一些實施方案中在襯底705上形成的sc
x
al
1-x
n膜710的截面圖。根據圖7，襯底705可以為si(例如si《111》)、sic、al2o3、aln或gan。在本發明的一些實施方案
中，scaln膜710可以使用mocvd工藝來形成，以包括濃度范圍為約10％至約42％的sc，其中sc的濃度給定為sc
x
al
1-x
n中的x。在本發明的一些實施方案中，當在襯底705上形成時，sc
x
al
1-x
n膜710中的sc濃度可以形成為足以在sc
x
al
1-x
n層中引起約200mpa壓縮應力和約200mpa拉伸應力之間的范圍內的應力的水平。應當理解，sc
x
al
1-x
n膜710可以使用在本文描述的溫度范圍內作為mocvd工藝的一部分使用的本文所述的前體、材料等的不同實施方案的任意組合在襯底705上形成。
46.圖8為本發明的一些實施方案中在襯底705上形成的sc
x
al
1-x
n膜810的截面圖。根據圖8，可以首先在襯底705上形成成核層815。可以使用mocvd工藝在成核層815上形成sc
x
al
1-x
n膜810，以包括濃度范圍為約10％至約42％的sc，其中在本發明的一些實施方案中，sc的濃度給定為sc
x
al
1-x
n中的x。成核層815可以形成為使得其成分隨著層的形成而改變，以向形成在其上的sc
x
al
1-x
n膜810提供期望的晶格結構或應變。例如，如果成核層815為algan，則al的量可以隨著成核層815的沉積而減少，使得成核層815可以在外部基本上為aln，并且在形成sc
x
al
1-x
n膜810的成核層815的上部過渡到gan。因此，如此形成的成核層可以產生sc
.18
al
.82
n(sc18％)的晶格匹配，或者對sc的sc
x
al
1-x
n膜施加壓縮應變，其中x大于18％。
47.在本發明的一些實施方案中，當在襯底705上形成時，sc
x
al
1-x
n膜810中的sc的濃度可以形成為與成核層815結合足以在sc
x
al
1-x
n層中誘發約200mpa壓縮應力至約200mpa拉伸應力的應力水平。應當理解，可以在本文描述的溫度范圍內使用作為mocvd工藝的一部分的本文描述的前體、材料等的不同實施方案的任意組合在成核層815上形成sc
x
al
1-x
n膜810。
48.圖9為本發明的一些實施方案中在襯底705上形成的scaln膜910的截面圖。根據圖9，scaln膜910可以包括多個組成scaln膜915-1至n，其中每個組成sc
x
al
1-x
n膜可以使用mocvd工藝形成，以包括濃度范圍為約10％至約42％的sc，其中在本發明的一些實施方案中，sc的濃度給定為sc
x
al
1-x
n中的x。在本發明的一些實施方案中，當在襯底705上形成時，sc
x
al
1-x
n膜910中的sc濃度可以形成為足以在sc
x
al
1-x
n層中誘發約200mpa壓縮應力至約200mpa拉伸應力的應力水平。應當理解，可以在本文描述的溫度范圍內使用作為mocvd工藝的一部分的本文描述的前體、材料等的不同實施方案的任意組合在襯底705上形成scaln膜910。
49.如本發明人進一步理解的，根據本發明實施方案形成的sc
x
al
1-x
n膜可以作為單晶壓電膜包含在諧振器或濾波器電路中。例如，本文所述的sc
x
al
1-x
n膜可以包括在諸如圖10所示的器件中，以提供夾在底電極135和頂電極140之間的單晶諧振器sc
x
al
1-x
n層110。底電極135通過諧振器腔145與襯底分離，諧振器腔145允許sc
x
al
1-x
n層110的位于頂電極135和底電極140之間的部分響應撞擊在sc
x
al
1-x
n層110的該部分上的電磁能量而諧振，以在頂電極135和底電極140處產生電響應。諧振器腔145還允許sc
x
al
1-x
n層110的位于頂電極135和底電極140之間的部分響應施加在頂電極135和底電極140上的電信號而諧振。此外，共享的sc
x
al
1-x
n層110中包括的sc的水平可以影響sc
x
al
1-x
n層110的共振。
50.本文所述的mocvd工藝可以允許sc
x
al
1-x
n層110形成為具有本文所述的單晶結構，使得sc
x
al
1-x
n層110的組成不含分離的scn晶體結構，從而具有基本均勻的纖鋅礦晶體結構。例如，在本發明的一些實施方案中，通過x射線衍射，sc
x
al
1-x
n層110可以具有小于約1.5
度半峰全寬(fwhm)的結晶度。在本發明的一些實施方案中，共摻雜的iii-n族壓電材料可被制成具有使用x射線衍射(xrd)測量的小于約1.0度半峰全寬(fwhm)至約10弧秒fwhm的結晶度。在本發明的一些實施方案中，sc
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al
1-x
n層110可以被制成具有使用xrd在002方向上測量的約1.0度半峰全寬(fwhm)至約0.05度fwhm的結晶度。在本發明的一些實施方案中，sc
x
al
1-x
n層110的厚度可以為約200nm至約1.3μm。
51.通過在生長襯底上形成sc
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1-x
n層(以及sc
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1-x
n層下面的部分),使用本文描述的mocvd工藝形成本發明實施方案的壓電諧振器器件的方法可以利用轉移工藝。然后可以將整個結構轉移到載體襯底(例如si《100》)上，以便可以移除生長襯底(壓電層生長在其上)。一旦生長襯底被移除，壓電層的暴露背面可以被處理以形成例如頂電極(用于諧振器)并形成通孔(via)和觸點(contact)。因此，轉移過程可以允許諧振器器件的兩側都被利用。
52.如本發明人進一步認識到的，在本發明的一些實施方案中，使用本文描述的mocvd工藝形成本發明的實施方案的壓電諧振器器件的方法可以用于形成表面聲波諧振器器件，其可以不利用轉移工藝。
53.如本發明人進一步認識到的，sc
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1-x
n膜110可以根據本發明的實施方案形成，作為阻擋層包含在hemt器件中，在一些實施方案中，該器件可以被配置用于rf操作，如圖11所示。根據圖11，將sc
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1-x
n膜110作為hemt器件的阻擋層125包含，作為可以形成hemt器件的活性層(active layer)的材料疊層的一部分，包括iii-n溝道層120、緩沖層111和可選的蓋層。
54.應當理解，在一些實施方案中，可以使用本文所述的mocvd工藝(包括通過使用本文所述方面的任何組合)在襯底上生長材料的hemt疊層和sc
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al
1-x
n層125。hemt疊層中的材料可以通過mocvd形成，而不需要在材料hemt疊層和sc
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1-x
n層125的形成過程中引入真空破壞(vacuumbreak)。換句話說，在本發明的一些實施方案中，一旦cvd反應器達到該溫度范圍，該過程可以繼續，直到在溫度被允許冷卻下降之前完成材料的hemt疊層的形成。應當理解，在本發明的一些實施方案中，可以將被形成以提供hemt器件的阻擋層125的sc
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1-x
n層形成為約5nm至約20nm范圍內的厚度。
55.圖12為包括圖11中描述的并根據本發明實施方案形成的sc
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1-x
n層125的hemt器件的示意圖。根據圖12，hemt器件包括源區175、漏區180和柵極(gate)185。相應的金屬化190和195從源區175和漏區180延伸離開hemt疊層中的源區和漏區到達相應的觸點。
56.圖13為在本發明的一些實施方案中，與包括共享的sc
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n層110的hemt器件103集成的單片rf體聲波(baw)壓電諧振器器件105的截面示意圖，共享的sc
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n層110提供壓電諧振器器件105中的壓電層和hemt器件103中的緩沖層。根據圖13，共享的sc
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n層110延伸穿過單片載體襯底，以提供諧振器器件105的壓電層和hemt器件103的緩沖層。hemt器件103包括形成如圖11所示的hemt器件103的活性層的材料的hemt疊層，包括iii-n溝道層、阻擋層(也可以由與緩沖層組成相同或不同的sc
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al
1-x
n形成)和可選的蓋層。
57.應當理解，在一些實施方案中，可以使用mocvd工藝(以及使用本文所述方面的任意組合)在載體襯底上生長材料的hemt疊層和共享的sc
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n層110，而不會在形成材料的hemt疊層和共享的sc
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n層110期間引入真空破壞。將會理解，在本發明的一些實施方案中，共享的sc
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n層110的不同部分(hemt部分和諧振器部分)可以各自形成為針對這些部分中的每一個所描述的相應厚度。
58.圖14至圖19示出了各種rf器件，在一些實施方案中，這些rf器件可以包括sc
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1-x
n層，以提供諧振器器件的壓電層和/hemt器件的緩沖層、僅提供hemt器件的阻擋層或者僅提供諧振器器件的壓電層。在本發明的范圍內，其他組合也是可能的。圖14為發射模塊(transmit module)4900的示意圖，在本發明的一些實施方案中，該發射模塊4900包括本文所述的以集成形式(intergrated form factor)組裝的baw濾波器4910、使用至少一個hemt器件實現的放大器4915、以及使用至少一個hemt器件實現的開關4805。
59.圖15為部分完整的前端模塊(partial complete front end module)(cfe)高頻帶器件5000的示意圖，在本發明的一些實施方案中，該器件包括本文所述的以集成形式組裝的baw濾波器5010、使用至少一個hemt器件實現的放大器5015、以及使用至少一個hemt器件實現的開關5005。
60.圖16為開關雙工器組(switched duplexer bank)5100的示意圖，在本發明的一些實施方案中，該開關雙工器組5100包括以集成形式組裝的至少一個baw濾波器5110和至少一個開關5105(使用至少一個hemt器件來實現，例如旁路開關或多投開關)。
61.圖17為天線開關模塊5200的示意圖，在本發明的一些實施方案中，該天線開關模塊5200包括以集成形式組裝的至少一個baw濾波器5210和至少一個開關5205(使用至少一個hemt器件來實現，例如旁路開關或多投開關)。
62.圖18為分集接收fem 5300的示意圖，在本發明的一些實施方案中，該fem5300包括以集成形式組裝的使用至少一個hemt器件實現的至少一個低噪聲放大器5315、使用至少一個hemt器件實現的至少一個baw濾波器5310和至少一個開關5305。
63.圖19為功率放大器(pa)雙工器5400的示意圖，在本發明一些實施方案中，該功率放大器雙工器5400包括以集成方式組裝的使用至少一個hemt器件實現的至少一個功率放大器5415和至少一個baw濾波器5410。
64.應當理解，圖14至圖19所示的實施方案可以包括作為hemt器件的阻擋層的scaln、作為諧振器器件的壓電層的scaln或者作為本文所述的共享的緩沖層/壓電層的scaln。
65.圖20為示出了計算系統的示例的框圖，在本發明的一些實施方案中，該計算系統可用于使用具有主機或主計算機以及一個或多個遠程計算機的處理器電路101來監測和控制mocvd系統100的操作(包括維持本文所述的cvd反應器的溫度)。然而，該操作環境只是合適的操作環境的一個示例，并不旨在對所公開的技術的使用范圍或功能提出任何限制。
66.在圖20中，處理器電路101包括主計算機103。在所示的示例中，主計算機103為多處理器計算機，其包括多個輸入和輸出設備105和存儲器107。輸入和輸出設備105可以包括用于從用戶接收輸入數據或向用戶提供輸出數據的任何設備。輸入設備可以包括例如鍵盤、麥克風、掃描儀或定點設備，用于接收來自用戶的輸入。輸出設備可以包括顯示監視器、揚聲器、打印機或觸覺反饋設備。這些設備及其連接物在本領域中是眾所周知的，因此在此不再贅述。
67.存儲器107可以類似地使用可以由主計算機103訪問的計算機可讀介質的任意組合來實現。計算機可讀介質可以包括例如微電路存儲設備，諸如讀寫存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)或閃存微電路設備、cd-rom光盤、數字視頻光盤(dvd)或其他光存儲設備。計算機可讀介質還可包括盒式磁帶(magnetic cassette)、磁帶(magnetic tape)、磁盤或其他磁存儲設備、穿孔介質、全息存儲設備或任
何其他可用于存儲所需信息的介質。
68.如下面將詳細討論的，主計算機103運行根據所公開的技術的各種實例來執行操作的軟件應用。因此，存儲器107存儲軟件指令109a，當軟件指令109a被執行時，將運行執行一個或多個操作的軟件應用。存儲器107還存儲將與軟件應用一起使用的數據109b。在所示實施方案中，數據109b包含軟件應用程序用來執行操作的程序數據，其中至少一些操作可以是并行的。
69.主計算機103還包括多個處理器單元111和接口設備113。處理器單元111可以為能夠被編程以執行軟件指令109a的任何類型的處理器設備，但是通常為微處理器設備。例如，一個或多個處理器單元111可以為商業上通用的可編程微處理器，例如intel.pentium或xeon微處理器、advanced micro devices athlon.tm微處理器或motorola 68k/coldfire.微處理器。可選地或附加地，一個或多個處理器單元111可以是定制的處理器，例如被設計成最佳地執行特定類型的數學運算的微處理器。接口設備113、處理器單元111、存儲器107和輸入/輸出設備105通過總線115連接在一起。
70.對于所公開技術的一些實施方案，主計算設備103可以采用一個或多個具有多于一個處理器核心的處理單元111。圖20示出了可以與所公開技術的各種實施方案一起使用的多核處理器單元111的示例。如圖20所示，處理器單元111包括多個處理器內核201。每個處理器內核201包括計算引擎203和超高速緩存存儲器(memory cache)205。
71.每個處理器內核201連接到互連設備(interconnect)207。互連設備207的具體構造可以根據處理器單元111的架構而變化。對于一些處理器內核201，例如由索尼公司、東芝公司和ibm公司創建的單元(cell)微處理器，互連設備207可以作為互連總線使用。然而，對于其它處理器單元111，例如可從加利福尼亞州森尼韋爾市的advanced micro devices獲得的opteron.tm和athlon.tm雙核處理器，互連設備207可以作為系統請求接口設備使用。在任何情況下，處理器核心201通過互連設備207與輸入/輸出接口209和存儲器控制器210通信。輸入/輸出接口209提供處理器單元111和總線115之間的通信接口。類似地，存儲器控制器210控制處理器單元111和系統存儲器107之間的信息交換。對于所公開技術的一些實施方案，處理器單元111可以包括附加組件，例如由處理器內核201共享的可訪問的高級超速緩沖存儲器。
72.接口設備113允許主計算機103與副計算機117a、117b、117c
……
117x通過通信接口通信。通信接口可以為任何合適類型的接口，包括例如傳統的有線網絡連接或光傳輸有線網絡連接。通信接口也可以為無線連接，例如無線光學連接、射頻連接、紅外連接或者甚至是聲連接。接口設備113根據一個或多個通信協議(例如傳輸控制協議(tcp)、用戶數據報協議(udp)和互聯網協議(ip))，將來自主計算機103和每個副計算機117的數據和控制信號轉換成網絡消息。這些和其他傳統的通信協議在本領域中是眾所周知的，因此在此不再詳細討論。
73.每個計算機117可以包括通過系統總線127連接在一起的存儲器119、處理器單元121、接口設備123以及可選的一個或多個輸入/輸出設備125。如同主計算機103一樣，計算機117的可選輸入/輸出設備125可以包括任何傳統的輸入或輸出設備，例如鍵盤、定點設備、麥克風、顯示監視器、揚聲器和打印機。類似地，處理器單元121可以為任何類型的傳統或定制的可編程處理器設備。例如，一個或多個處理器單元121可以為商業上通用的可編程
微處理器，例如intel.rtm.pentium.rtm.或xeon.tm.微處理器、advanced micro devicesathlon.tm.微處理器或motorola 68k/coldfire.rtm微處理器。或者，一個或多個處理器單元121可以為定制的處理器，例如被設計成最佳地執行特定類型的數學運算的微處理器。然后，可以使用上述計算機可讀介質的任意組合來實現存儲器119。像接口設備113一樣，接口設備123允許計算機117通過通信接口與主計算機103通信。
74.在所示的實例中，主計算機103為具有多個處理器單元111的多處理器單元計算機，而每個計算機117具有單個處理器單元121。然而，應當注意，所公開的技術的替代實施方案可以采用具有單處理器單元111的主計算機。此外，如前所述，取決于它們的預期用途，一個或多個計算機117可以具有多個處理器單元121。此外，雖然對于主計算機103和計算機兩者僅示出了單個接口設備113或123，但是應當注意，對于所公開技術的替代實施方案，計算機103、一個或多個計算機117或者兩者的某種組合可以使用兩個或更多不同的接口設備113或123來通過多個通信接口進行通信。
75.利用所公開技術的各種實例，主計算機103可以連接到一個或多個外部數據存儲設備。這些外部數據存儲設備可以使用可以由主計算機103訪問的計算機可讀介質的任意組合來實現。計算機可讀介質可以包括例如微電路存儲設備，諸如讀寫存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)或閃存微電路設備、cd-rom盤、數字視頻光盤(dvd)或其他光存儲設備。計算機可讀介質還可包括盒式磁帶、磁帶、磁盤或其他磁存儲設備、穿孔介質、全息存儲設備或任何其他可用于存儲所需信息的介質。根據所公開技術的一些實施方案，一個或多個計算機117可以可選地或附加地連接到一個或多個外部數據存儲設備。通常，這些外部數據存儲設備將包括也連接到主計算機103的數據存儲設備，但是它們也可以不同于主計算機103可訪問的任何數據存儲設備。
76.應當理解，盡管術語第一、第二等可以在本文用來描述各種元件，但是這些元件不應該被這些術語所限制。這些術語僅用于區分一個元件和另一個元件。例如，第一元件可以被稱為第二元件，并且類似地，第二元件可以被稱為第一元件，而不脫離這里描述的各種實施方案的范圍。如本文所用，術語“和/或”包括一個或多個相關列出項目的任何和所有組合。
77.本文使用的術語僅用于描述特定實施方案的目的，并不旨在限制其他實施方案。如本文所使用的，單數形式“一個/種(a)”、“一個/種(an)”和“該/所述(the)”旨在也包括復數形式，除非上下文清楚地另外指出。還應當理解，在本文中使用時，術語“包括/包含(comprises)”、“包括/包含(comprising)”、“包括/包含(includes)”和/或“包括/包含(including)”、“具有/含有(have)”和/或“具有/含有(having)”表明所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但是不排除一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或添加。被描述為“將要”執行功能、動作和/或操作的元件可以被配置成或以其他方式被構造成這樣做。
78.除非另外定義，否則本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本文描述的各種實施方案所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。還應該理解，本文使用的術語應該被解釋為具有與它們在本說明書和相關領域的上下文中的含義一致的含義，并且除非本文明確定義，否則不應該以理想化或過于正式的意義來解釋。
79.如本領域技術人員將理解的，本文描述的各種實施方案可以體現為方法、數據處
理系統和/或計算機程序產品。此外，實施方案可以采取有形計算機可讀存儲介質上的計算機程序產品的形式，該計算機程序產品具有包含在介質中的可由計算機執行的計算機程序代碼。
80.可以利用一個或多個計算機可讀介質的任何組合。計算機可讀介質可以為計算機可讀信號介質或計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質可以為例如但不限于電子、磁、光、電磁、紅外或半導體系統、裝置或設備，或者前述的任何合適的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的實例(非窮舉列表)將包括以下：便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可擦除可編程只讀存儲器(eprom或閃速存儲器)、便攜式光盤只讀存儲器(cd-rom)、光存儲設備、磁存儲設備或前述的任何合適的組合。在本文的上下文中，計算機可讀存儲介質可以為能夠包含或存儲由指令執行系統、裝置或設備使用或與其結合使用的程序的任何有形介質。
81.計算機可讀信號介質可以包括其中包含計算機可讀程序代碼的傳播數據信號，例如在基帶中或作為載波的一部分。這種傳播信號可以采取多種形式中的任何一種，包括但不限于電磁、光學或其任何合適的組合。計算機可讀信號介質可以為任何計算機可讀介質，其不是計算機可讀存儲介質，并且可以傳送、傳播或傳輸由指令執行系統、裝置或設備使用或與其結合使用的程序。包含在計算機可讀信號介質上的程序代碼可以使用任何適當的介質來傳輸，包括但不限于無線、有線、光纖電纜、rf等或前述的任何合適的組合。
82.用于執行本公開的各方面的操作的計算機程序代碼可以用一種或多種編程語言的任意組合來編寫，包括面向對象的編程語言(例如java、scala、smalltalk、eiffel、jade、emerald、c++、c#、vb.net、python等)、傳統的程序編程語言(例如“c”編程語言、visual basic、fortran 2003、perl、cobol 2002、php、abap)、動態編程語言(例如python、ruby和groovy)或者其他編程語言(例如用于fpga、verilog、system verilog、hardware description language(hdl)和vhdl的編程語言)。程序代碼可以完全在用戶計算機上執行、部分在用戶計算機上執行(作為獨立的軟件包)、部分在用戶計算機上執行且部分在遠程計算機上執行、或者完全在遠程計算機或服務器上執行。在后一種情況下，遠程計算機可以通過任何類型的網絡連接到用戶的計算機，包括局域網(lan)或廣域網(wan)，或者可以連接到外部計算機(例如，通過使用互聯網服務提供商的互聯網)、或者在云計算機環境中、或者作為服務提供(例如軟件即服務(saas))。
83.本文參考根據實施方案的方法、系統和計算機程序產品的流程圖和/或框圖描述了一些實施方案。將會理解，流程圖和/或框圖的每個板塊以及流程圖和/或框圖中的板塊的組合可以由計算機程序指令來實施。這些計算機程序指令可以被提供給通用計算機、專用計算機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生機器，使得經由計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令創建用于實現流程圖和/或框圖的一個或多個框中指定的功能/動作的機制。
84.這些計算機程序指令也可以被存儲在計算機可讀介質中，當被執行時，可以引導計算機、其他可編程數據處理裝置或其他設備以特定的方式運行，使得指令在被存儲在計算機可讀介質中時產生包括指令的制品，當指令被執行時，使得計算機實現流程圖和/或框圖的一個或多個框中指定的功能/動作。計算機程序指令還可以被加載到計算機、其他可編程指令執行裝置或其他設備上，以使一系列操作步驟在計算機、其他可編程裝置或其他設
備上執行，從而產生計算機實現的過程，使得在計算機或其他可編程裝置上執行的指令提供用于實現流程圖和/或框圖的一個或多個框中指定的功能/動作的過程。
85.應當理解，框中標注的功能/動作可以不按照操作說明中標注的順序發生。例如，連續示出的兩個框實際上可以基本上同時執行，或者這些框有時可以以相反的順序執行，這取決于所涉及的功能/動作。盡管一些圖包括通信路徑上的箭頭以示出通信的主要方向，但是應該理解，通信可以發生在與所示箭頭相反的方向上。
86.結合以上描述和附圖，本文已經公開了許多不同的實施方案。應當理解，從字面上描述和說明這些實施方案的每個組合和子組合將是過度重復和混淆的。因此，所有實施方案可以以任何方式和/或組合進行組合，并且包括附圖在內的本說明書將支持對任何這種組合或子組合的權利要求。
