專利名稱：具有納米微結構基板的制備方法
技術領域：
本發明涉及ー種具有納米微結構基板的制備方法。
背景技術：
在現有技術中，制作各種半導體設備時，常需要制作具有數十納米到數百納米的微細結構的納米圖形。具有所述微細結構的納米圖形的制作方法主要有光或電子束的光刻方法。為了適應集成電路技術的迅猛發展，在現有的光學光刻技術上努力突破分辨率極限的同時，下一代光刻技術在最近幾年內獲得大量的研究。例如，深紫外光刻技術采用波長13 14nm的光源和精度極高的反射式光學系統，有效降低了折射系統中強烈的光吸收，但エ藝繁雜、造價昂貴的光刻系統，限制了該技術的應用。上世紀九十年代以來，一種新的納米圖形的制作エ藝得到了發展(請參見Chou SY，Krauss P Rj Renstorm P. Imprint of sub 25 nm vias and trenches in polymers.AppI. Phys. Lett.，1995，67(21) : 3114-3116)。所述制作納米圖形的新技術，在本領域中被稱作納米壓印或者納米壓印平板印刷木。納米壓印是指采用繪有納米圖形的模板將基片上的抗蝕劑(resist)薄膜壓印納米圖形，再對基片上的納米圖形進行處理，如刻蝕、剝離等，最終制成具有納米結構的圖形和半導體器件。以納米壓印技術形成納米圖案的方法，通過采用具有納米圖形的硬性模板壓印抗蝕劑層形成納米圖案，而不需要依賴任何輻射曝光形成。所以，納米壓印技術可以消除在常規的光刻方法中所必須的比如對光的波長的限制，以及在抗蝕劑和基底內粒子的反向散射，和光干擾等限制條件，以實現更高的分辨率。因此，相對于光刻技木，納米壓印技術具有制作成本低、簡單易行、效率高的優點，具有廣闊的應用前景。由于納米壓印技木通過機械方式使聚合物抗蝕劑變形，而不是通過改變平板印刷術的抗蝕劑的化學性能實現。因此，納米壓印技術對聚合物抗蝕劑具有較高的要求，即該聚合物抗蝕劑應為熱塑型或光固化型，且具有良好的成膜性，模量高，保持形變能力，且固化后容易脫模，使得模板與抗蝕劑分離后，該抗蝕劑仍然可以保留在基底。現有技術中，納米壓印的抗蝕劑主要有，硅橡膠系列，環氧樹脂系列，丙烯酸酯系列，聚苯こ烯系列等。1998年6月30日公告的美國專利5，772，905，公開了ー種聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為納米壓印抗蝕劑的技術方案，通過將聚甲基丙烯酸甲酯在硅片上旋轉澆鑄成膜，再采用熱壓的方法在基底上形成納米圖形。所公開的納米壓印的方法要求加熱納米壓印抗蝕劑(約200° C)使之產生塑性形變，然后再將納米壓印抗蝕劑冷卻(低于PMMA的玻璃化轉變溫度TgJA 105°C)固化成型后，除去模板從而形成納米級圖形。但是，由于聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化轉變溫度較高，使得該方法中的加熱溫度過高，使得該納米壓印抗蝕劑的力學穩定性降低，與模板的粘附性強，難以脫模，得到的圖形不平整，使獲得的納米圖形的分辨率較低。現有技術中，為了提高納米圖形的分辨率，在壓印之前，常常需要對模板進行預處理，但是模板的預處理過程繁雜，因此提高了納米壓印的エ藝復雜度，以及成本，該、方法不利于實際應用。
發明內容
有鑒于此，確有必要提供ー種エ藝簡單，成本低廉，且不會對基底表面造成污染的具有納米微結構基板的制備方法。ー種具有納米微結構基板的制備方法，其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ー碳納米管層；在基底的外延生長面垂直生長外延層，所述外延層為由碳納米管層中的碳納米管間隔的非連續性的外延層；以及，去除所述碳納米管層，得到表面具有納 米微結構的基板。ー種具有納米微結構基板的制備方法，其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第一碳納米管層；在基底的外延生長面生長ー連續的第一外延層并覆蓋第一碳納米管層；在所述連續的第一外延層表面設置第二碳納米管層；在所述連續的第一外延層表面垂直生長ー第二外延層，所述第ニ外延層為由碳納米管層中的碳納米管間隔的非連續性的外延層；以及去除所述連續的第一外延層表面設置的所述第一碳納米管層，得到一具有納米微結構基板。ー種具有納米微結構基板的制備方法，其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ー碳納米管層；在基底的外延生長面生長ー連續的外延層并覆蓋所述碳納米管層；在所述連續的外延層的表面設置ー碳納米管層；在所述連續的外延層的表面垂直生長外延層，該外延層為由碳納米管層中的碳納米管間隔的非連續性的外延層；去除所述連續的外延層表面設置的碳納米管層；剝離移除基底及所述基底的外延生長面設置的碳納米管層，得到具有納米微結構基板。與現有技術相比，由于在所述基底的外延生長面設置一碳納米管層而獲得圖形化的掩模的方法エ藝簡單、成本低廉，大大降低了具有納米微結構基板的制備成本，同時降低了對環境的污染。進ー步，所述包括碳納米管層的外延結構使得外延結構具有廣泛用途。
圖I為本發明第一實施例提供的具有納米微結構基板的制備方法的エ藝流程圖。圖2為本發明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為本發明第二實施例提供的具有納米微結構基板的制備方法的エ藝流程圖。圖8為本發明第二實施例提供的外延層生長過程示意圖。圖9為本發明第二實施例制備的外延結構截面的掃描電鏡照片。圖10為本發明第二實施例制備的外延結構界面處的透射電鏡照片。圖11為本發明第三實施例提供的具有納米微結構基板的制備方法的エ藝流程圖。主要元件符號說明
權利要求
1.ー種具有納米微結構基板的制備方法，其包括以下步驟 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ー碳納米管層； 在基底的外延生長面垂直生長外延層，所述外延層為由碳納米管層中的 碳納米管間隔的非連續性的外延層；以及， 去除所述碳納米管層，得到表面具有納米微結構的基板。
2.如權利要求I所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述外延層為一同質外延層。
3.如權利要求I所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述基底為ー單晶結構體，且所述基底的材料為 S0I、LiGa02、LiA102、Al203、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs, InSb、A1P、AlAs、AlSb、AIN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs, GaInAs, GaAIN、GalnN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGalnN、AlGalnP、GaP:Zn 或 GaP:N。
4.如權利要求I所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述在基底的外延生長面設置一碳納米管層的方法為將碳納米管膜或碳納米管線直接鋪設在所述基底的外延生長面作為碳納米管層。
5.如權利要求I所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層中具有多個開ロ，所述外延層從所述基底的外延生長面通過該開ロ暴露的部分垂直生長。
6.如權利要求5所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在干，所述外延層生長時，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。
7.如權利要求I所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述基底的外延生長面為分子平滑的表面，在生長外延層之前進ー步包括清洗所述基底的外延生長面去除雜質的步驟。
8.如權利要求I所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層設置在外延生長面后進ー步包括采用有機溶劑處理所述碳納米管層，使碳納米管層更緊密地貼附于所述外延生長面的步驟。
9.如權利要求I所述的具有納米微結構基板的制備方法，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、金屬有機氣相外延法、超真空化學氣相沉積法、氫化物氣相外延法、以及金屬有機化學氣相沉積法中的ー種或多種。
10.如權利要求I所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層的去除方法為離子體刻蝕法、超聲法、激光加熱法或加熱爐加熱法。
11.ー種具有納米微結構基板的制備方法，其包括以下步驟 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第一碳納米管層； 在基底的外延生長面生長ー連續的第一外延層并覆蓋第一碳納米管層； 在所述連續的第一外延層表面設置第二碳納米管層； 在所述連續的第一外延層表面垂直生長ー第二外延層，所述第二外延層為由碳納米管層中的碳納米管間隔的非連續性的外延層；以及去除所述連續的第一外延層表面設置的所述第一碳納米管層，得到一具有納米微結構基板。
12.如權利要求11所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述第二外延層的材料為 S0I、LiGa02、LiA102、Al203、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs, InSb、AlP、AlAs、AlSb、AIN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs, GaInAs, GaAIN、GalnN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGalnN、AlGaInP, GaP: Zn 或 GaP: N。
13.如權利要求11所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述第一外延層為ー異質外延層，所述第二外延層為同質外延層。
14.如權利要求11所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，生長第一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外延生長形成ー連續的外延薄膜；以及， 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連續的第一外延層。
15.ー種具有納米微結構基板的制備方法，其包括以下步驟 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ー碳納米管層； 在基底的外延生長面生長ー連續的外延層并覆蓋所述碳納米管層； 在所述連續的外延層的表面設置ー碳納米管層； 在所述連續的外延層的表面垂直生長外延層，該外延層為由碳納米管層中的碳納米管間隔的非連續性的外延層； 去除所述連續的外延層表面設置的碳納米管層； 剝離移除基底及所述基底的外延生長面設置的碳納米管層，得到具有納米微結構基板。
16.如權利要求15所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述剝離移除基底的方法為激光照射法、腐蝕法或溫差分離法。
17.如權利要求15所述的具有納米微結構基板的制備方法，其特征在于，所述激光剝離法包括以下步驟 拋光井清洗所述基底未生長外延層的表面； 將經過表面清洗的基底放置于一平臺上，并利用激光對所述基底進行掃描； 將經激光照射后的基底浸入一溶液中腐蝕，使基底從連續的外延層上剝離。
全文摘要
本發明涉及一種具有納米微結構基板的制備方法。該具有納米微結構基板的制備方法，其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垂直生長外延層；以及，去除所述碳納米管層，得到至少一表面具有納米微結構的具有納米微結構基板。所述具有納米微結構基板的制備方法工藝簡單，成本低廉。
文檔編號C30B25/20GK102719888SQ20111007688
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