專利名稱：外延結構體的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種外延結構體的制備方法。
背景技術：
外延結構體，尤其異質外延結構體為制作半導體器件的主要材料之一。例如，近年來，制備發光二極管(LED)的氮化鎵外延片成為研究的熱點。所述氮化鎵外延結構體是指在一定條件下，將氮化鎵材料分子，有規則排列，定向生長在藍寶石基底上。當氮化鎵外延結構體應用于發光二極管中時，為了提高發光二極管的出光率，通常在氮化鎵外延結構體中設置微結構以提高氮化鎵外延結構體對光的出光 率。然而，現有技術通常采用光刻等微電子工藝在藍寶石基底表面形成溝槽從而構成非平整外延生長面從而形成微結構。該方法不但工藝復雜，成本較高，而且會對藍寶石基底外延生長面造成污染，從而影響外延結構體的質量。
發明內容
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構體的制備方法。一種外延結構體的制備方法，其具體包括以下步驟提供一基底，該基底具有一支持外延層生長的外延生長面；在所述基底的外延生長面設置一碳納米管層；在基底的外延生長面生長外延層形成一初級外延結構體；去除該初級外延結構體中的碳納米管層。與現有技術相比，本發明提供的外延結構體的制備方法工藝簡單、成本低廉，大大降低了外延結構體的制備成本，同時降低了對環境的污染。進一步，通過去除碳納米管層使外延結構體中具有微結構，提高了該外延結構體的出光率，從而使該外延結構體具有廣泛用途。
圖I為本發明實施例提供的外延結構體的制備方法的工藝流程圖。圖2為本發明實施例中采用的碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖3為圖2中的碳納米管膜中的碳納米管片段的結構示意圖。圖4為本發明實施例中采用的多層交叉設置的碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖5為本發明實施例中采用的非扭轉的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖6為本發明實施例中采用的扭轉的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖7為本發明實施例中外延層生長過程示意圖。圖8為本發明第一實施例制備的異質外延結構截面的掃描電鏡照片。圖9為本發明第一實施例制備的異質外延結構界面處的透射電鏡照片。圖10為本發明第三實施例提供的外延結構體的立體結構示意圖。
圖11為本發明第五實施例提供的外延結構體的制備方法的工藝流程圖。主要元件符號說明
權利要求
1.一種外延結構體的制備方法，其具體包括以下步驟 提供一基底，該基底具有一支持外延層生長的外延生長面； 在所述基底的外延生長面設置一碳納米管層； 在基底的外延生長面生長一外延層并覆蓋所述碳納米管層，形成一初級外延結構體； 去除該初級外延結構體中的碳納米管層。
2.如權利要求I所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述去除該初級外延結構體中的碳納米管層的方法為對碳納米管層中碳納米管進行物理刻蝕。
3.如權利要求I所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述去除該初級外延結構體中的碳納米管層的方法為通過使碳納米管層中的碳原子發生氧化反應生成二氧化碳對碳納米管層進行化學刻蝕。
4.如權利要求I所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層為一自支撐結構，所述碳納米管層直接鋪設在所述基底的外延生長面并與所述基底接觸設置。
5.如權利要求4所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層為一連續的整體結構。
6.如權利要求4所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層為至少一層碳納米管膜，該碳納米管膜包括多個碳納米管沿同一方向擇優取向延伸，該碳納米管膜中沿同一方向延伸的相鄰的碳納米管通過范德華力首尾相連。
7.如權利要求4所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層為多個相互平行且間隔設置的碳納米管線。
8.如權利要求4所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層為多個碳納米管線組成的網狀結構。
9.如權利要求4所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層具有多個開口，所述外延層覆蓋所述碳納米管層設置并滲透碳納米管層的開口與所述基底的外延生長面接觸。
10.如權利要求I所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述外延層的生長方法具體包括以下步驟 沿著基本垂直于所述基底的外延生長面方向成核并外延生長形成多個外延晶粒； 所述多個外延晶粒沿著基本平行于所述基底的外延生長面方向側向外延生長形成一連續的外延薄膜； 所述外延薄膜沿著基本垂直于所述基底的外延生長面方向外延生長形成一外延層。
11.如權利要求10所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述側向外延生長時，外延層在所述碳納米管層周圍形成多個孔洞將所述碳納米管層中的碳納米管包圍。
12.如權利要求I所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述去除該初級外延結構體中的碳納米管層的方法為等離子蝕刻法，所述等離子蝕刻法去除碳納米管層的方法具體包括以下步驟首先，將初級外延結構體放入一反應離子刻蝕機的真空腔體中；其次，將該真空腔體中抽成真空，在反應離子刻蝕機的真空腔體中通入反應氣體；最后，在上述真空腔體中通過輝光放電反應產生反應氣體的等離子體，該等離子體對碳納米管層進行物理刻蝕或與碳納米管層進行反應進行化學刻蝕，去除碳納米管層。
13.如權利要求12所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述反應氣體的等離子體包括氧等離子體、氫等離子體或四氟化碳等離子體。
14.如權利要求I所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述去除該初級外延結構體中的碳納米管層的方法為激光加熱法，所述激光加熱法去除碳納米管層的方法具體包括以下步驟提供一激光裝置，從該激光裝置發射激光束至該初級外延結構體中的基底的表面；在含有氧氣的環境中，使激光束與初級外延結構體中的基底的表面進行相對運動從而使激光束掃描該初級外延結構體中的基底的表面，碳納米管層中的碳納米管吸收激光能量與氧氣發生反應而被燒蝕去除。
15.如權利要求I所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述去除該初級外延結構體中的碳納米管層的方法為加熱爐加熱法提供一加熱爐；將所述初級外延結構體放置于所述加熱爐的內部，在含有氧氣的環境下加熱所述初級外延結構體，其中所述加熱溫度大于600°C，初級外延結構體中的碳納米管層吸收熱量與氧氣發生反應而被燒蝕去除。
16.如權利要求I所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述外延層為異質外延層。
17.如權利要求I所述的外延結構體的制備方法，其特征在于，所述外延層為同質外延層。
18.—種外延結構體的制備方法，其具體包括以下步驟 提供一基底，且該基底具有一外延生長面； 在所述基底的外延生長面設置一碳納米管層； 在基底的外延生長面依次層疊生長第η層外延層，形成一初級外延結構體，其中，相鄰外延層之間均設置一碳納米管層，η為大于等于2的整數； 去除該初級外延結構體中的碳納米管層。
全文摘要
本發明涉及一種外延結構體的制備方法，其具體包括以下步驟提供一基底，該基底具有一支持外延層生長的外延生長面；在所述基底的外延生長面設置一碳納米管層；在基底的外延生長面生長外延層形成一初級外延結構體；去除該初級外延結構體中的碳納米管層。本發明提供的外延結構體的制備方法工藝簡單，成本低廉，且不會對基底表面造成污染。
文檔編號H01L21/20GK102723414SQ20111007686
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者范守善, 魏洋 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(深圳)有限公司