專利名稱：外延結(jié)構(gòu)體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種外延結(jié)構(gòu)體及其制備方法。
背景技術(shù)：
以GaN以及InGaN，AlGaN為主的氮化物形成的外延結(jié)構(gòu)體是近年來備受關(guān)注的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其連續(xù)可變的直接帶隙，優(yōu)異的物理化學(xué)穩(wěn)定性，高飽和電子遷移率等特性，使之成為激光器，發(fā)光二極管等光電子器件和微電子器件的優(yōu)選半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。由于GaN等本身生長技術(shù)的限制，現(xiàn)今大面積的GaN半導(dǎo)體層大多生長在藍(lán)寶石等其他基底上。由于氮化鎵和藍(lán)寶石基底的晶格常數(shù)不同，從而導(dǎo)致氮化鎵外延層存在較多位錯(cuò)缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)提供一種改善上述不足的方法，其采用非平整的藍(lán)寶石基底外延生長氮化鎵。然而，現(xiàn)有技術(shù)通常采用光刻等微電子工藝在藍(lán)寶石基底表面形成溝槽從而構(gòu)成非平整外延生長面。該方法不但工藝復(fù)雜，成本較高，而且會對藍(lán)寶石基底外延生長面造成污染，從而影響外延結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，確有必要提供一種工藝簡單，成本低廉，且不會對基底表面造成污染的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法以及一種應(yīng)用廣泛的外延結(jié)構(gòu)體。一種外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，包括以下步驟提供一基底，所述基底具有一外延生長面；提供一層碳納米管層，將該碳納米管層靠近所述外延生長面設(shè)置，該碳納米管層至少部分相對于所述外延生長面懸空設(shè)置；在所述基底的外延生長面生長一外延層將所述碳納米管層包覆。一種外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，包括以下步驟提供一基底，所述基底具有一外延生長面；提供多層碳納米管層，將該多層碳納米管層懸空設(shè)置在所述基底的外延生長面，該多層碳納米管層相互間隔且靠近所述外延生長面設(shè)置；在所述基底的外延生長面生長一外延層將所述多層碳納米管層包覆?！N外延結(jié)構(gòu)體，所述外延結(jié)構(gòu)體包括一外延層及至少一碳納米管層，其中，所述至少一碳納米管層被包覆于所述外延層中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法以及外延結(jié)構(gòu)體通過將碳納米管層直接懸空設(shè)置于基底表面作為掩膜的方式生長外延層，大大降低了外延結(jié)構(gòu)體的制備成本，并且所述碳納米管層具有良好的導(dǎo)電性，使得所述外延結(jié)構(gòu)體具有廣泛用途。


圖I為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法的工藝流程圖。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例中采用的碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖3為圖2所示的碳納米管膜中的碳納米管片段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明采用的多層交叉設(shè)置的碳納米管膜的掃描電鏡照片。
圖5為本發(fā)明采用的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖6為本發(fā)明采用的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法的工藝流程圖。主要元件符號說明
權(quán)利要求
1.一種外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，包括以下步驟 提供一基底，所述基底具有一外延生長面； 提供一層碳納米管層，將該碳納米管層靠近所述外延生長面設(shè)置，該碳納米管層至少部分相對于所述外延生長面懸空設(shè)置； 在所述基底的外延生長面生長一外延層將所述碳納米管層包覆。
2.如權(quán)利要求I所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層為一連續(xù)的自支撐結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層平行于所述基底的外延生長面設(shè)置并與外延生長面間隔。
4.如權(quán)利要求I所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層具有多 個(gè)開口，所述外延層在生長過程中滲透所述開口外延生長。
5.如權(quán)利要求4所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述外延層在所述碳納米管層周圍形成多個(gè)孔洞將所述碳納米管層中的碳納米管包圍。
6.如權(quán)利要求I所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述懸空設(shè)置的碳納米管層與基底的外延生長面之間的距離為10納米 500微米。
7.如權(quán)利要求6所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述懸空設(shè)置的碳納米管層與基底的外延生長面之間的距離為50納米 100微米。
8.如權(quán)利要求I所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述基底為一單晶結(jié)構(gòu)體，所述基底的材料為 GaAs, GaN, Si、SOI、AIN、SiC、MgO, ZnO, LiGaO2' LiAlO2 或 Al2O30
9.如權(quán)利要求I所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述外延層的生長方法包括分子束外延法、化學(xué)束外延法、減壓外延法、低溫外延法、選擇外延法、液相沉積外延法、金屬有機(jī)氣相外延法、超真空化學(xué)氣相沉積法、氫化物氣相外延法、以及金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法中的一種或多種。
10.如權(quán)利要求I所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，在外延層將所述至少一碳納米管層包覆之后進(jìn)一步包括一將所述基底剝離的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述剝離的方法為激光照射法、腐蝕法或溫差自剝離法。
12.—種外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，包括以下步驟 提供一基底，所述基底具有一外延生長面； 提供多層碳納米管層，將該多層碳納米管層懸空設(shè)置在所述基底的外延生長面，該多層碳納米管層相互間隔且靠近所述外延生長面設(shè)置； 在所述基底的外延生長面生長一外延層將所述多層碳納米管層包覆。
13.如權(quán)利要求12所述的外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，其特征在于，所述多層碳納米管層之間的間隔距離為10納米 500微米。
14.一種外延結(jié)構(gòu)體，所述外延結(jié)構(gòu)體包括一外延層及至少一碳納米管層，其特征在于，所述至少一碳納米管層被包覆于所述外延層中。
15.如權(quán)利要求14所述的外延結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述外延層為一連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求14所述的外延結(jié)構(gòu)體,其特征在于,所述外延結(jié)構(gòu)體包括多層碳納米管層，且所述多層碳納米管層相互間隔設(shè)置。
17.如權(quán)利要求14所述的外延結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述外延層在所述碳納米管層周圍形成多個(gè)孔洞，所述至少一碳納米管層中的碳納米管設(shè)置于該多個(gè)孔洞中。
18.如權(quán)利要求17所述的外延結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述多個(gè)孔洞位于同一平面內(nèi)且相鄰的孔洞之間填充有外延層。
19.如權(quán)利要求18所述的外延結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述碳納米管層具有多個(gè)開口，所述孔洞之間的外延層滲透到碳納米管層的開口中。
20.如權(quán)利要求14所述的外延結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述碳納米管層靠近所述外延層的一表面設(shè)置，該碳納米管層到所述外延層所述表面的距離為10納米 500微米。
21.如權(quán)利要求14所述的外延結(jié)構(gòu)體,其特征在于,所述外延結(jié)構(gòu)體進(jìn)一步包括一基底，所述外延層設(shè)置于基底表面。
全文摘要
一種外延結(jié)構(gòu)體的制備方法，包括以下步驟提供一基底，所述基底具有一外延生長面；在所述基底的外延生長面上懸空設(shè)置碳納米管層；在所述設(shè)置有碳納米管層的外延生長面上生長外延層。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種外延結(jié)構(gòu)體。
文檔編號H01L21/20GK102737962SQ201110095149
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者范守善, 魏洋 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司