一种采用硅基底生长氮化镓外延的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用硅基底生长氮化镓外延的方法，该方法包括以下步骤：提供一硅基底；提供一具有多个微孔的碳纳米管结构，且该碳纳米管结构包括多个碳纳米管；将所述碳纳米管结构设置于所述硅基底的一表面，从而使的所述硅基底的表面部分暴露；以该碳纳米管结构为掩模干法刻蚀所述硅基底，从而的到一具有图案化的凸起的硅基底，且该图案化的凸起包括多个凸条；以及以所述具有图案化的凸起的硅基底作为外延生长基底生长氮化镓外延层。

A method for growing GaN epitaxy on silicon substrate

The present invention relates to a method of using a silicon substrate to grow Gan epitaxy, which provides a silicon substrate, provides a carbon nanotube structure with multiple micropores, and the carbon nanotube structure includes a plurality of carbon nanotubes, and the structure of the carbon nanotube is set on a surface of the silicon substrate, so that the structure of the carbon nanotube is provided. The surface part of the silicon substrate is exposed; the silicon substrate is etched by the carbon nanotube structure as the mask dry method, and thus to a patterned convex silicon substrate, and the patterned bulge includes a plurality of convex strips, and the growth of the epitaxial growth substrate as the epitaxial growth base of the silicon substrate, and the growth of gallium nitride as an epitaxial growth substrate. Extension layer.

【技术实现步骤摘要】
一种采用硅基底生长氮化镓外延的方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种采用硅基底的氮化镓外延生长方法。
技术介绍
外延结构，尤其外延结构为制作半导体器件的主要材料之一。例如，近年来，制备发光二极管(LED)的氮化镓外延层成为研究的热点。所述氮化镓(GaN)外延片是指在一定条件下，将氮化镓材料分子，有规则排列，定向生长在蓝宝石基底上。然而，高质量氮化镓外延层通常采用蓝宝石作为外延生长基底，成本高昂。因此，采用成本低廉的硅基底作为氮化镓外延生长基底，成为研究的热点。然而，由于氮化镓和硅基底的晶格常数以及热膨胀系数差别很大，从而导致氮化镓外延层存在较多位错缺陷。现有技术提供一种改善上述不足的方法，其采用光刻等微电子工艺在硅基底的外延面上形成多个凹槽，以通过横向外延生长减少位错缺陷。然而，由于光刻等微电子工艺形成的凹槽尺度通常为微米级别，例如几十微米，该尺寸较大。因此，目前在硅基底上生长的氮化镓外延层的质量远不如在蓝宝石基底生长的氮化镓外延层。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种在硅基底上生长氮化镓外延层的方法，采用该方法可以生长与蓝宝石基底生长的氮化镓外延层的质量相当的氮化镓外延层。一种采用硅基底生长氮化镓外延的方法，该方法包括以下步骤：提供一硅基底；提供一具有多个微孔的碳纳米管结构，且该碳纳米管结构包括多个碳纳米管；将所述碳纳米管结构设置于所述硅基底的一表面，从而使的所述硅基底的表面部分暴露；以该碳纳米管结构为掩模干法刻蚀所述硅基底，从而的到一具有图案化的凸起的硅基底，且该图案化的凸起包括多个凸条；以及以所述具有图案化的凸起的硅基底作为外延生长基底生长氮化镓外延层。如上述采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其中，所述碳纳米管结构包括2～4个层叠且交叉设置的碳纳米管膜，且每个碳纳米管膜中的碳纳米管通过范德华力首尾相连且沿同一方向排列。如上述采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其中，保持所述碳纳米管结构在硅基底表面，以所述具有图案化的凸起的硅基底和所述碳纳米管结构一起作为外延生长基底生长氮化镓外延层。如上述采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其中，进一步包括去除所述碳纳米管结构，仅以所述具有图案化的凸起的硅基底作为外延生长基底生长氮化镓外延层。如上述采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其中，进一步包括沉积一阻挡层将所述图案化的凸起和碳纳米管结构覆盖；去除所述碳纳米管结构，形成一图案化的阻挡层；以所述具有图案化的凸起的硅基底和图案化的阻挡层作为外延生长基底生长氮化镓外延层。如上述采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其中，进一步包括在所述碳纳米管结构的碳纳米管表面包覆一层保护层从而形成一碳纳米管复合结构。如上述采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其中，保持所述碳纳米管复合结构在硅基底表面，以所述具有图案化的凸起的硅基底和所述碳纳米管复合结构一起作为外延生长基底生长氮化镓外延层。如上述采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其中，所述保护层的材料为金属、金属氧化物、金属硫化物、非金属氧化物、非金属碳化物以及非金属氮化物中一种或多种。如上述采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其中，所述多个凸条交叉设置且包括多个沿着第一方向延伸的第一凸条和沿着第二方向延伸的第二凸条，且所述第一方向和第二方向的夹角大于等于30度小于等于90度。如上述采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其中，所述凸条的宽度为20纳米～150纳米，高度为50纳米～1000纳米，且相邻的两个平行凸条之间的间距为10纳米～300纳米。相较于现有技术，本专利技术在硅基底上生长氮化镓外延层的方法，可以生长与蓝宝石基底生长的氮化镓外延层的质量相当的氮化镓外延层。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的生长氮化镓外延层的方法流程图。图2为本专利技术第一实施例采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。图3为本专利技术第一实施例采用的垂直交叉设置的两个碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。图4为图3的扫描电镜照片的局部放大图。图5为本专利技术第一实施例提供的垂直交叉设置的双层碳纳米管复合结构的扫描电镜照片。图6为图5的扫描电镜照片的局部放大图。图7为本专利技术第一实施例提供的交叉设置的三层碳纳米管复合结构的扫描电镜照片。图8为图7的扫描电镜照片的局部放大图。图9为本专利技术第一实施例提供的碳纳米管复合结构的包覆三氧化二铝层的单根碳纳米管的扫描电镜照片。图10为本专利技术第一实施例制备的具有图案化的凸起的硅基底的顶面的扫描电镜照片。图11为图10的扫描电镜照片的局部放大图。图12为本专利技术第一实施例制备的具有图案化的凸起的硅基底的截面扫描电镜照片。图13为本专利技术第一实施例制备的具有图案化的凸起的硅基底的结构示意图。图14为本专利技术第二实施例提供的生长氮化镓外延层的方法流程图。图15为本专利技术第三实施例提供的生长氮化镓外延层的方法流程图。图16为本专利技术第四实施例提供的生长氮化镓外延层的方法流程图。主要元件符号说明硅基底12表面121图案化的凸起122孔洞124碳纳米管复合结构110碳纳米管结构112保护层114微孔116氮化镓外延层14阻挡层16图案化的阻挡层17具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。请参阅图1，本专利技术第一实施例提供一种在硅基底12表面生长氮化镓外延层14的方法，其包括以下步骤：步骤S10，提供一硅基底12；步骤S11，提供一具有多个微孔116的碳纳米管复合结构110，该碳纳米管复合结构110包括一碳纳米管结构112以及一包覆于该碳纳米管结构112表面的保护层114，且该碳纳米管结构112包括多个交叉设置的碳纳米管；步骤S12，将所述碳纳米管复合结构110设置于所述硅基底12的一表面121，从而使的所述硅基底12的表面121部分暴露；步骤S13，以该碳纳米管复合结构110为掩模干法刻蚀所述硅基底12，从而的到一具有图案化的凸起122的硅基底12，且该图案化的凸起122包括多个交叉设置的凸条；步骤S14，以所述具有图案化的凸起122的硅基底12和碳纳米管复合结构110共同作为外延生长基底，生长氮化镓外延层14。在所述步骤S10中，所述硅基底12可以为本征硅基片，也可以为N型或P型掺杂的。所述硅基底12的尺寸和厚度可以根据需要选择。本实施例中，所述硅基底12为一厚度为300微米的本征圆晶硅片。在所述步骤S11中，所述碳纳米管结构112包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多个微孔，所述保护层114包覆于该多个碳纳米管的表面。优选地，所述保护层114包覆于每个碳纳米管的整个表面。所述多个碳纳米管通过范德华力紧密连接从而使该碳纳米管结构112及碳纳米管复合结构110形成一自支撑结构。所谓自支撑结构是指该结构可以无需一支撑体而保持一特定的膜状结构。因而，所述碳纳米管复合结构110具有自支撑性而可部分悬空设置。所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述碳纳米管平行于所述碳纳米管结构112的表面。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～10纳米，双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～15纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。所述碳纳米管的长度大于50微米。优选地，该碳纳米管的长度为200微米～900微米。该微孔116的尺寸为1纳米～0.5微米。所述碳纳米管结构112包括至少一碳纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用硅基底生长氮化镓外延的方法，该方法包括以下步骤：提供一硅基底；提供一具有多个微孔的碳纳米管结构，且该碳纳米管结构包括多个碳纳米管；将所述碳纳米管结构设置于所述硅基底的一表面，从而使的所述硅基底的表面部分暴露；以该碳纳米管结构为掩模干法刻蚀所述硅基底，从而的到一具有图案化的凸起的硅基底，且该图案化的凸起包括多个凸条；以及以所述具有图案化的凸起的硅基底作为外延生长基底生长氮化镓外延层。

【技术特征摘要】
1.一种采用硅基底生长氮化镓外延的方法，该方法包括以下步骤：提供一硅基底；提供一具有多个微孔的碳纳米管结构，且该碳纳米管结构包括多个碳纳米管；将所述碳纳米管结构设置于所述硅基底的一表面，从而使的所述硅基底的表面部分暴露；以该碳纳米管结构为掩模干法刻蚀所述硅基底，从而的到一具有图案化的凸起的硅基底，且该图案化的凸起包括多个凸条；以及以所述具有图案化的凸起的硅基底作为外延生长基底生长氮化镓外延层。2.如权利要求1所述的采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其特征在于，所述碳纳米管结构包括2～4个层叠且交叉设置的碳纳米管膜，且每个碳纳米管膜中的碳纳米管通过范德华力首尾相连且沿同一方向排列。3.如权利要求1所述的采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其特征在于，保持所述碳纳米管结构在硅基底表面，以所述具有图案化的凸起的硅基底和所述碳纳米管结构一起作为外延生长基底生长氮化镓外延层。4.如权利要求1所述的采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其特征在于，进一步包括去除所述碳纳米管结构，仅以所述具有图案化的凸起的硅基底作为外延生长基底生长氮化镓外延层。5.如权利要求1所述的采用硅基底生长氮化镓外延的方法，其特征在于，进一步包括沉积一阻挡层将所述图案化的凸起和碳纳米管...

【专利技术属性】
技术研发人员：金元浩，李群庆，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11