本发明专利技术涉及一种用于生长外延结构的掩模及其使用方法。该掩模包括：一碳纳米管层，且该碳纳米管层具有多个开口，从而使得基底的外延生长面可以通过该多个开口部分暴露，通过该掩模使外延层从所述基底的外延生长面通过该开口暴露的部分生长。该掩模的使用方法包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；在所述基底的外延生长面设置一掩模，该掩模包括：一碳纳米管层，且该碳纳米管层包括多个开口，从而使得基底的外延生长面通过该多个开口部分暴露；以及在所述基底的外延生长面生长外延层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
外延结构，尤其异质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)的氮化镓外延片成为研究的热点。所述氮化镓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，高质量氮化镓外延片的制备一直是研究的难点。由于氮化镓和蓝宝石基底的晶格常数以及热膨胀系数的不同，从而导致氮化镓外延层存在较多位错缺陷。而且，氮化镓外延层和蓝宝石基底之间存在较大应力，应力越大会导致氮化镓外延层破裂。这种异质外延结构普遍存在晶格失配现象，且易形成位错等缺陷。现有技术提供一种改善上述不足的方法，其采用非平整的蓝宝石基底外延生长氮化镓。然而，现有技术通常采用光刻等微电子工艺在蓝宝石基底表面形成沟槽从而构成非平整外延生长面。该方法不但工艺复杂，成本较高，而且会对蓝宝石基底外延生长面造成污染，从而影响外延结构的质量。
技术实现思路
综上所述，确有必要提供一种，且采用该掩模可以使得外延结构的制备方法工艺简单，成本低廉，且不会对基底的外延生长面造成污染。一种用于生长外延结构的掩模，该掩模包括一碳纳米管层，且该碳纳米管层具有多个开口，使得基底的外延生长面通过该多个开口部分暴露，通过该掩模使外延层从所述基底的外延生长面通过该开口暴露的部分生长。—种用于生长外延结构的掩模，该掩模包括一碳纳米管层，该碳纳米管层包括多个定向排列且沿着平行于碳纳米管层表面的方向延伸的碳纳米管，且该多个碳纳米管之间具有多个开口，使得基底的外延生长面通过该多个开口部分暴露，通过该掩模使外延层从所述基底的外延生长面通过该开口暴露的部分生长。一种用于生长外延结构的掩模，该掩模包括一图形化的碳纳米管层，该图形化的碳纳米管层具有多个开口，使得基底的外延生长面通过该多个开口部分暴露，通过该掩模使外延层从所述基底的外延生长面通过该开口暴露的部分生长。一种上述掩模的使用方法，其包括以下步骤提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；在所述基底的外延生长面设置一掩模，该掩模包括一碳纳米管层， 且该碳纳米管层具有多个开口，使得基底的外延生长面通过该多个开口部分暴露；以及在所述基底的外延生长面生长外延层。与现有技术相比，本专利技术采用一图形化的碳纳米管层作为掩模设置于所述基底外延生长面生长外延层，所述掩模可直接铺设在基底的外延生长面，工艺简单，成本低廉。该掩模包括多个开口从而使得基底的外延生长面通过该多个开口部分暴露。所述衬底用来生长外延层时，所述外延层可仅从暴露的外延生长面生长之后侧向外延生长连为一体，从而使得生长的外延层与基底之间的接触面积减小，从而减小了生长过程中外延层与衬底之间的应力。同时，掩模可有效抑制位错缺陷向外延表面延伸，从而减少了异质外延层的缺陷， 可以直接用于生长高质量的外延层。附图说明图I为本专利技术实施例提供的异质外延结构的制备方法的工艺流程图。图2为本专利技术实施例中采用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图3为图2中的碳纳米管膜中的碳纳米管片段的结构示意图。图4为本专利技术实施例中采用的多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图5为本专利技术实施例中采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图6为本专利技术实施例中采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图7为本专利技术实施例中异质外延层生长过程示意图。图8为本专利技术第一实施例制备的异质外延结构截面的扫描电镜照片。图9为本专利技术第一实施例制备的异质外延结构界面处的透射电镜照片。图10为本专利技术第一实施例提供的异质外延结构的立体结构示意图。图11为图10所示的异质外延结构沿线XI-XI的剖面示意图。图12为本专利技术第二实施例提供的异质外延结构的立体结构示意图。图13为本专利技术第三实施例提供的异质外延结构的立体结构示意图。主要元件符号说明异质外延结构10，20，30基底100，200，300外延生长面101碳纳米管层102,202,302孔洞103异质外延层104，204，304开口105异质外延晶粒1042异质外延薄膜1044碳纳米管片段143碳纳米管14具体实施例方式以下将结合附图详细说明本专利技术实施例提供的。为了便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术首先介绍一种异质外延结构的制备方法。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种异质外延结构10的制备方法，其具体包括以下步骤SlO :提供一基底100，且该基底100具有一支持异质外延层104生长的外延生长面 101 ；S20 :在所述基底100的外延生长面101设置一碳纳米管层102，该碳纳米管层102 作为掩模；S30 :在基底100的外延生长面101生长异质外延层104。步骤S 10中，所述基底100提供了异质外延层104的外延生长面101。所述基底 100的外延生长面101是分子平滑的表面，且去除了氧或碳等杂质。所述基底100可以为单层或多层结构。当所述基底100为单层结构时，该基底100可以为一单晶结构体，且具有一晶面作为异质外延层104的外延生长面101。所述单层结构的基底100的材料可以为GaAs、 GaN、Si、SOI、AIN、SiC、MgO, ZnO, LiGaO2' LiAlO2 或 Al2O3 等。当所述基底 100 为多层结构时，其需要包括至少一层上述单晶结构体，且该单晶结构体具有一晶面作为异质外延层104 的外延生长面101。所述基底100的材料可以根据所要生长的异质外延层104来选择，优选地，使所述基底100与异质外延层104具有相近的晶格常数以及热膨胀系数。所述基底 100的厚度、大小和形状不限，可以根据实际需要选择。所述基底100不限于上述列举的材料，只要具有支持异质外延层104生长的外延生长面101的基底100均属于本专利技术的保护范围。步骤S20中，所述碳纳米管层102为包括多个碳纳米管的连续的整体结构。所述碳纳米管层102中多个碳纳米管沿着基本平行于碳纳米管层102表面的方向延伸。当所述碳纳米管层102设置于所述基底100的外延生长面101时，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的延伸方向基本平行于所述基底100的外延生长面101。所述碳纳米管层的厚度为I 纳米 100微米,或I纳米 I微米,或I纳米 200纳米,优选地厚度为10纳米 100纳米。所述碳纳米管层102为一图形化的碳纳米管层102。所述“图形化”是指所述碳纳米管层102具有多个开口 105，该多个开口 105从所述碳纳米管层102的厚度方向贯穿所述碳纳米管层102。当所述碳纳米管层102覆盖所述基底100的外延生长面101设置时，从而使所述基底100的外延生长面101对应该开口 105的部分暴露以便于生长异质外延层104。所述开口 105可以为微孔或间隙。所述开口 105的尺寸为10纳米 500微米，所述尺寸是指所述微孔的孔径或所述间隙的宽度方向的间距。所述开口 105的尺寸为10纳米 300微米、或10纳米 120微米、或10纳米 80微米、或10纳米 10微米。开口 105的尺寸越小，有利于在生长外延层的过程中减少位错缺陷的产生，以获得高质量的异质外延层104。 优选地，所述开口 105的尺寸为10纳米 10微米。进一步地，所述碳纳米管层102的占空比为 I : 100 100 1，或 I : 10 10 1，或 I : 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏洋，冯辰，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：
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