外延结构体制造技术

本发明专利技术涉及一种外延结构体，该外延结构体包括：一基底，该基底具有一外延生长面；一第一外延层，其形成于所述基底的外延生长面；一第一碳纳米管层，其设置于所述外延层与基底之间；一第二外延层，其形成于所述第一外延层的远离基底一侧；以及，一第二碳纳米管层，其设置于所述第一外延层与所述第二外延层之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种外延结构体。
技术介绍
外延结构体，尤其异质外延结构体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，从而影响外延结构体的质量。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种高质量的外延结构体。—种外延结构体，其包括一基底、一第一外延层和一第二外延层，该基底具有一外延生长面，该第一外延层形成于所述基底的外延生长面，所述第二外延层形成于所述第一外延层的远离基底的一表面，进一步包括至少二层碳纳米管层，所述至少二层碳纳米管层中的至少一层设置于所述第一外延层与基底之间，至少一层设置于所述第一外延层与第二外延层之间。—种外延结构体，其包括一基底、一异质外延层和一外延层，该基底具有一外延生长面，该异质外延层形成于所述基底的外延生长面，所述外延层形成于所述异质外延层的远离基底的一表面，进一步包括至少二层图形化的碳纳米管层，每一碳纳米管层包括多个开口，所述至少二层图形化的碳纳米管层中的至少一层设置于所述异质外延层与基底之间，异质外延层渗透该至少一碳纳米管层的多个开口与所述基底的外延生长面接触，所述至少二层图形化的碳纳米管层中的至少一层设置于所述异质外延层与外延层之间，所述外延层渗透该至少一碳纳米管层的多个开口与所述异质外延层的远离基底的表面接触。—种外延结构体，其包括一基底及多个外延层，该基底具有一外延生长面，所述多个外延层层叠设置于该外延生长面，该基底的外延生长面及每相邻外延层之间设置有掩膜层，至少一掩膜层包括一碳纳米管层。与现有技术相比，由于在所述基底的外延生长面设置一碳纳米管层而获得图形化的掩模的方法工艺简单、成本低廉，大大降低了外延结构体的制备成本，同时降低了对衬底以及环境的污染。进一步，所述包括碳纳米管层的外延结构体使得外延结构体具有更广泛用途。附图说明图I为本专利技术实施例提供的外延结构体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第一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外延结构体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外延结构体界面处的透射电镜照片。图10为本专利技术实施例中第二外延层生长过程示意图。图11为本专利技术第一实施例提供的外延结构体的立体结构示意图。图12为图11所示的外延结构体沿线XII-XII的剖面示意图。图13为本专利技术第二实施例提供的外延结构体的立体结构示意图。图14为本专利技术第三实施例提供的外延结构体的立体结构示意图。主要元件符号说明外延结构体 |10，20，30_基底100，200, 300 一夕卜延生长面_101_ 第一碳纳米管层 02，202, 302 第一孔洞T0 — 第一外延层^04，204, 304蛋二开口 _105表面_106_第二碳纳米管层 —107，207, 307 开口_108 蛋三外延层 —109, 209, 309 外延晶粒_1042夕卜延薄膜_ 1044_ 外延晶粒^092第二孔洞 0 3—夕卜延薄膜_ 1094_碳纳米管片g — 143碳纳米管1145 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外延结构体及其制备方法。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外延结构体的制备方法。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种外延结构体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具有一支持第一外延层104生长的外延生长面101 ； S20 :在所述基底100的外延生长面101设置一第一碳纳米管层102 ； S30:在基底100的外延生长面101生长第一外延层104 ； S40 :在所述第一外延层104的远离所述基底100的表面106设置一第二碳纳米管层107 ；S50:在所述第一外延层104的远离所述基底100的表面106生长第二外延层109。步骤SlO中，所述基底100提供了第一外延层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 有一晶面作为第一外延层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 (silicon on insultor)、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第一外延层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第一外延层104来选择，优选地，使所述基底100与第一外延层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，只要具有支持第一外延层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，所述第一碳纳米管层102为包括多个碳纳米管的连续的整体结构。所述第一碳纳米管层102中多个碳纳米管沿着基本平行于第一碳纳米管层102表面的方向延伸。当所述第一碳纳米管层102设置于所述基底100的外延生长面101时，所述第一碳纳米管层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。所述第一碳纳米管层102的厚度为I纳米 100微米，或I纳米微米，或I纳米 200纳米，优选地厚度为10纳米 100纳米。所述第一碳纳米管层102可为一图形化的碳纳米管层。所述“图形化”是指所述第一碳纳米管层102具有多个第一开口 105，该多个第一开口 105从所述第一碳纳米管层102的厚度方向贯穿所述第一碳纳米管层102。当所述第一碳纳米管层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对应该第一开口 105的部分暴露以便于生长第一外延层104。所述第一开口 105可以为微孔或间隙。所述第一开口 105的尺寸为10纳米飞00微米，所述尺寸是指所述微孔的孔径或所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延结构体，其包括一基底、一第一外延层和一第二外延层，该基底具有一外延生长面，该第一外延层形成于所述基底的外延生长面，所述第二外延层形成于所述第一外延层的远离基底的一表面，其特征在于，进一步包括至少二层碳纳米管层，所述至少二层碳纳米管层中的至少一层设置于所述第一外延层与基底之间，至少一层设置于所述第一外延层与第二外延层之间。2.如权利要求I所述的外延结构体，其特征在于，所述碳纳米管层为一自支撑结构，该碳纳米管层包括多个碳纳米管通过范德华力相互连接。3.如权利要求I所述的外延结构体，其特征在于，所述碳纳米管层具有多个开口，所述开口的尺寸为10纳米 500微米。4.如权利要求3所述的外延结构体，其特征在于，所述第一外延层与所述基底之间设置一第一碳纳米管层，所述第一外延层覆盖所述第一碳纳米管层设置并渗透第一碳纳米管层的开口与所述基底的外延生长面接触。5.如权利要求3所述的外延结构体，其特征在于，所述第一外延层与所述基底之间设置一第二碳纳米管层，所述第二外延层覆盖所述第二碳纳米管层设置并渗透第二碳纳米管层的开口与所述第一外延层的远离基底的表面接触。6.如权利要求3所述的外延结构体，其特征在于，所述开口的尺寸为10纳米 80微米。7.如权利要求3或6所述的外延结构体，其特征在于，所述碳纳米管层的占空比为1:100 100:1。8.如权利要求7所述的外延结构体，其特征在于，所述碳纳米管层的占空比为1:4 4:1。9.如权利要求I所述的外延结构体，其特征在于，所述第一外延层与所述基底接触的表面或所述第二外延层与所述第一外延层接触的表面形成多个孔洞，所述碳纳米管层设置于该孔洞内。10.如权利要求9所述的外延结构体，其特征在于，所述多个孔洞相互连通地分布在一个平面内。11.如权利要求I所述的外延结构体，其特征在于，所述每一碳纳米管层包括至少一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个碳纳米管，且所述多个碳纳米管的轴向沿同一方向择优取向延伸。12.如权利要求11所述的外延结构体，其特征在于，所述轴向沿同一方向择优取向延伸的相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。13.如权利要求I所述的外延结构体，其特征在于，所述每一碳纳米管层包括多个平行且间隔设置的碳纳米管线。14.如权利要求I所述的外延结构体，其特征在于，所述每一碳纳米管层包括多个交叉设置的碳纳米管线。...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏洋，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：