外延生长装置及其生长外延层的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种外延生长装置，包括一腔体，一气体供应单元，一抽真空单元，一第一电极，一第二电极、以及一碳纳米管结构。所述腔体包括一反应腔，所述气体供应单元以及抽真空单元与所述反应腔连通。所述第一电极，第二电极，以及碳纳米管结构均设置在所述反应腔中，所述第一电极以及第二电极与一外部电源电连接。所述碳纳米管结构悬空设置于所述第一电极和第二电极，并与该第一电极和第二电极电连接。本发明专利技术还提供一种生长外延层的方法。

Epitaxial Growth Device and Method for Growth of Epitaxial Layer

The invention relates to an epitaxy growth device, which comprises a cavity, a gas supply unit, a vacuum unit, a first electrode, a second electrode and a carbon nanotube structure. The cavity comprises a reaction chamber, and the gas supply unit and the vacuum unit are connected with the reaction chamber. The first electrode, the second electrode and the carbon nanotube structure are all arranged in the reaction chamber, and the first electrode and the second electrode are electrically connected with an external power supply. The carbon nanotube structure is suspended at the first electrode and the second electrode, and is electrically connected with the first electrode and the second electrode. The invention also provides a method for growing an epitaxial layer.

【技术实现步骤摘要】
外延生长装置及其生长外延层的方法
本专利技术涉及一种外延生长装置及其生长外延层的方法，特别涉及一种采用碳纳米管结构作为衬底的外延生长装置及其生长外延层的方法。
技术介绍
外延生长是指在单晶衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层。异质外延层是指跟衬底是不同种材料的外延层，异质外延结构为制作半导体器件的主要材料之一。氮化硼、石墨等外延层需要很高的温度才能生长出来。然而，现有的外延生长装置及其生长外延层的方法大都使用炉子进行加热，炉子升温速率很慢，进而导致外延层的沉积速率较慢，而且升高到两千多度需要很长的时间，能量消耗比较大。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种可以快速升温的外延生长装置及其生长外延层的方法。一种外延生长装置，包括一腔体，一气体供应单元，一抽真空单元，所述腔体包括一反应腔，所述气体供应单元以及抽真空单元与所述反应腔连通，进一步包括一第一电极，一第二电极、以及一碳纳米管结构，所述第一电极，第二电极，以及碳纳米管结构均设置在所述反应腔中，所述第一电极以及第二电极与一外部电源电连接；所述碳纳米管结构悬空设置于所述第一电极和第二电极，并与该第一电极和第二电极电连接。一种生长外延层的方法，包括以下步骤：提供上述外延生长装置；打开抽真空单元对所述反应腔抽真空；向所述碳纳米管结构输入电信号，使碳纳米管结构的温度上升到设定值；以及向反应腔中输送气体，所述气体在碳纳米管结构的表面沉积形成外延层。本专利技术提供的外延生长装置以及生长外延层的方法采用一碳纳米管结构作为衬底，由于该碳纳米管结构具有较小的单位面积热容，通电后，在几秒的时间内，该碳纳米管结构即可升到两千多度，升温速率快，外延层的生长速率较快，能量消耗比较低。附图说明图1是本专利技术实施例提供的外延生长装置的剖面结构示意图。图2是本专利技术实施例提供的中间细，两端粗的碳纳米管结构的示意图。图3是本专利技术实施例1提供的外延生长装置的照片。图4是本专利技术实施例1中碳纳米管结构表面沉积石墨层之后的拉曼光谱图。图5是本专利技术实施例1中碳纳米管结构第一部分的表面沉积石墨层之后的电子显微镜照片。图6是本专利技术实施例1中碳纳米管结构第一部分的表面沉积石墨层之后的光学显微镜照片。图7是本专利技术实施例1中碳纳米管结构第二部分的表面沉积石墨层之后的电子显微镜照片。图8是本专利技术实施例1中碳纳米管结构第二部分的表面沉积石墨层之后的光学显微镜照片。图9是本专利技术实施例1中碳纳米管结构在沉积石墨层的过程中电阻随时间的变化曲线。图10是本专利技术实施例2提供的外延生长装置的照片。图11是本专利技术实施例2中碳纳米管结构的表面沉积石墨层之后的电子显微镜照片。图12是本专利技术实施例2中碳纳米管结构的表面沉积石墨层之后的光学显微镜照片。图13是本专利技术实施例2中碳纳米管结构表面沉积石墨层之后的拉曼光谱图。图14是本专利技术实施例2中碳纳米管结构在沉积石墨层的过程中电阻随时间的变化曲线。主要元件符号说明外延生长装置100腔体10进气口12出气口14反应腔16取样口18第一电极20第二电极30支架40碳纳米管结构50第一端部51第二端部52第一部分53第二部分54如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例，对本专利技术提供的外延生长装置及其生长外延层的方法作进一步的详细说明。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种外延生长装置100，该外延生长装置100包括一腔体10，一气体供应单元(图未示)，一抽真空单元(图未示)，一温度控制仪(图未示)，一第一电极20，一第二电极30、一支架40以及一碳纳米管结构50。所述腔体10包括一进气口12，一出气口14，以及一反应腔16。所述第一电极20，第二电极30，支架40以及碳纳米管结构50均设置在所述反应腔16中。所述支架40用于固定所述第一电极20和第二电极30，可以理解，所述支架40为可选择元件，在某些实施例中，外延生长装置100没有使用所述支架40。所述第一电极20以及第二电极30间隔设置，且所述第一电极20以及第二电极30均通过一导线与一外部电源连接。该碳纳米管结构50包括第一端部51和第二端部52，该第一端部51设置在所述第一电极20，该第二端部52设置在第二电极30，所述碳纳米管结构50通过第一电极20和第二电极30悬空设置并与所述第一电极20和第二电极30电连接。所述腔体10可以进一步包括一取样口18，用于将产品取出。所述温度控制仪可以为PID温控仪，红外温度计等。优选的，所述温度控制仪为红外温度计。所述腔体10可进一步包括一可视窗口(图未示)，所述红外温度计可以在可视窗口处感测碳纳米管结构50的温度。所述红外温度计与所述外部电源连接，该红外温度计进一步包括一温度控制单元，该温度控制单元可以通过调控外部电源的电流进而调控碳纳米管结构50的温度。可以理解，所述温度控制仪为可选择元件，可以根据实际需要进行设置。所述气体供应单元与所述反应腔16连通。具体的，所述气体供应单元通过一中空管与所述进气口12连接，进而与所述反应腔16连通，所述气体供应单元通过中空管将气体输送到所述反应腔16内。所述气体供应单元中的气体根据外延层的材料来决定。例如，当所述外延层为石墨层时，所述气体供应单元中的气体包括碳源气或碳源等离子体，所述碳源气可以为甲烷、乙烷、乙炔、或甲烷等，所述碳源等离子体可以为甲烷(CH4)离子体等。当所述外延层为氮化硼时，所述气体供应单元中的气体包括硼烷、氨气、硼氮烷等。所述气体供应单元进一步包括一保护气体，该保护气体为惰性气体。该外延生长装置100优选用于生长石墨外延层。所述气体供应单元可进一步包括一气体流量计，用于调节气体的流量大小。所述抽真空单元可以通过一中空管与所述反应腔16的出气口连接，进而与所述反应腔16连通，用于将所述反应腔16内的空气或反应过程中产生的废气排出。该抽真空单元可以为一真空泵。如果抽气太快，碳纳米管结构50容易受到破坏，因此，可进一步在该中空管与真空泵之间设置一流量控制阀，用于调节真空泵的流导，进而避免由于抽气太快导致碳纳米管结构50受到破坏。所述第一电极20和第二电极30的材料均为耐高温的导电材料，例如：石墨，碳纳米管等。本实施例中，所述第一电极20和第二电极30均为石墨块。所述碳纳米管结构50包括第一端部51和第二端部52，该第一端部51设置在所述第一电极20，该第二端部52设置在第二电极30。所述碳纳米管结构50通过第一电极20和第二电极30悬空设置，所述悬空设置是指仅碳纳米管结构50的第一端部51和第二端部52分别设置在第一电极20和第二电极30，位于第一电极20和第二电极30之间的碳纳米管结构50悬空。所述第一端部51和第二端部52可以通过缠绕的方式直接设置在第一电极20和第二电极30。也可以采用一固定工具将所述碳纳米管结构50的第一端部51和第二端部52分别设置在第一电极20和第二电极30。优选的，采用耐高温且导电的夹子将碳纳米管结构50的第一端部51和第二端部52分别设置在第一电极20和第二电极30。更优选地，在耐高温且导电的夹子和所述第一电极20以及第二电极30之间均设置一碳纳米管膜，进而减小第一电极20和第二电极30与所述碳纳米管结构50之间的接触电阻，提高导电性。该碳纳米管结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外延生长装置，包括一腔体，一气体供应单元，一抽真空单元，所述腔体包括一反应腔，所述气体供应单元以及抽真空单元与所述反应腔连通，其特征在于，进一步包括一第一电极，一第二电极、以及一碳纳米管结构，所述第一电极，第二电极，以及碳纳米管结构均设置在所述反应腔中，所述第一电极以及第二电极与一外部电源电连接；所述碳纳米管结构悬空设置于所述第一电极和第二电极，并与该第一电极和第二电极电连接。

【技术特征摘要】
1.一种外延生长装置，包括一腔体，一气体供应单元，一抽真空单元，所述腔体包括一反应腔，所述气体供应单元以及抽真空单元与所述反应腔连通，其特征在于，进一步包括一第一电极，一第二电极、以及一碳纳米管结构，所述第一电极，第二电极，以及碳纳米管结构均设置在所述反应腔中，所述第一电极以及第二电极与一外部电源电连接；所述碳纳米管结构悬空设置于所述第一电极和第二电极，并与该第一电极和第二电极电连接。2.如权利要求1所述的外延生长装置，其特征在于，所述碳纳米管结构为碳纳米管线，碳纳米管膜、或碳纳米管阵列。3.如权利要求1所述的外延生长装置，其特征在于，所述碳纳米管结构为一中间宽度较窄、两端宽度较宽的结构。4.如权利要求1所述的外延生长装置，其特征在于，所述碳纳米管结构包括第一端部和第二端部，该第一端部设置在所述第一电极，该第二端部设置在所述第二电极。5.如权利要求4所述的外延生长装置，其特征在于，采用耐高温且导电的夹子将所述第一端部设置在第一电极，所述第二端部设置在第二电极，且在耐高温且导电的夹子和所述第一电极以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷鹏，柳鹏，姜开利，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