[发明专利]在Ⅳ族半导体基底上形成外延层的方法

说明书

相关申请的交叉参考文献

[0001]本申请要求2006年12月13日公开的发明名称为“在天然IV族半导体基底上用IV族半导体纳米颗粒进行外延薄膜的制备”的美国专利申请U.S.Pat.AppNo.60/874,873为优先权，并以引入本申请作为参考。

技术领域

[0002]本发明大体上广义上是关于IV族半导体的制造方法，尤其是在IV族半导体基底上形成外延层的方法。

背景技术

[0003]外延通常是进行许多半导体材料高晶体质量生长的唯一实用方法，包括工艺上重要的材料，诸如硅-锗、氮化镓、砷化镓和磷化铟。外延通常是一种在薄膜和基底之间的界面，并且通常描述在单晶基底上的有序晶体生长。

[0004]通常外延膜或层从气体或液体前体生长，其被沉积以使其晶格结构和取向与基底晶格的相匹配。这与沉积多晶或非晶膜的其它薄膜沉积方法有显著的不同，即便是在单晶基底上。但是，当前外延技术也趋于昂贵，因为必须使用高成本的设备，诸如化学气相沉积(CVD)、气相外延(VPE)、分子束外延(MBE)以及液相外延(LPE)。

[0005]因此，使用较低费用的技术以在基底上沉积外延层将大有裨益。

发明内容

[0006]在一个实施例中，本发明涉及在腔体中形成外延层的方法。该方法包括将IV族半导体基底置于腔体中；并沉积纳米颗粒墨，所述纳米颗粒墨包括IV族纳米颗粒组和溶剂，其中形成多孔坯块。该方法也包括利用加热装置加热该多孔坯块至大约100℃到大约1100℃之间的温度，并且加热大约5分钟到大约60分钟的时间，其中形成外延层。

[0007]在另一个实施例中，本发明涉及在腔体中形成外延层的方法。该方法包括将IV族半导体基底置于腔体中；并沉积纳米颗粒墨，所述纳米颗粒墨包括IV族纳米颗粒组和溶剂，其中形成多孔坯块。该方法也包括加热基底到至少250℃的温度；并利用从激光装置发出的激光脉冲组(a set of laser pulses)加热多孔坯块，其中所述激光脉冲组中的每一激光脉冲具有脉冲宽度和能流；其中形成外延层。

附图简要说明

[0008]附图1A-1C示出了利用IV族半导体纳米颗粒由天然IV族半导体基底上外延生长薄膜的具体实施例示意图。

详细描述

[0009]现将参考一些优选实施例以及相应的附图来对本发明进行详细介绍。在下面的描述中，对许多具体细节进行了说明以便于提供对本发明的整体理解。但是，没有这些具体细节的部分或全部本发明是可以实施的，这对于本领域技术人员来说是显然的。在其它的例子中，并没有详细描述公知的工艺步骤和/或结构，以避免引起对本发明不必要的混淆。

[0010]不希望被理论所约束，发明人相信从悬浮在墨中的IV族纳米颗粒组形成的薄膜可以用于在天然IV族基底上形成外延层，这比传统沉积技术具有较低的费用。

IV族纳米颗粒的特性

[0011]IV族半导体纳米颗粒通常是指具有平均粒径在大约1.0nm到100.0nm之间的氢封端的纳米颗粒，包括硅、锗和α-锡及其组合物。

[0012]就形状而言，IV族半导体纳米颗粒的实施例包括细长颗粒形状例如纳米线，或不规则形状，此外还有更多的规则形状，例如球形、六角形和立方体(cubic)纳米颗粒及其混合物。此外，纳米颗粒可以是单晶、多晶或天然非晶。同样的，不同种类的IV族半导体纳米颗粒材料可以通过改变IV族半导体纳米颗粒的组分、粒径、形状和结晶度的属性来制备。IV族半导体纳米颗粒材料的示例种类由下面的改变来获得，包括但不限于此：1)单一或混合元素组分；包括合金、核/壳结构体、掺杂的纳米颗粒，及其组合；2)单一或混合形状和粒径，及其组合；以及3)单一形式的结晶度或一定范围或混合的结晶度，及其组合。

[0013]通常，IV族半导体纳米颗粒具有单原子和宏观上散粒体(bulk solid)之间的中间尺寸。在一些实施例中，IV族半导体纳米颗粒具有大约波尔激子(Bohrexciton)半径(例如4.9nm)或德布罗意波长(de Broglie wavelength)的粒径，其允许单个IV族半导体纳米颗粒捕获粒子中的单个或分散的多个电荷载体，可以是电子或空穴或激子。