[发明专利]外延结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种外延结构的制备方法，尤其，涉及一种采用掩模制备外延结构的方法。

背景技术

外延结构，尤其半导体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（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。例如，现有技术先在蓝宝石基底表面沉积一二氧化硅层，再采用光刻等微电子工艺蚀刻该二氧化硅层从而在蓝宝石基底表面形成图案化掩模。然而，该方法不但工艺复杂，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。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种既工艺简单又不会对蓝宝石基底外延生长面造成污染的外延结构的制备方法。

一种外延结构的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一外延生长面；在该基底的外延生长面设置一碳纳米管膜，该碳纳米管膜与所述基底的外延生长面接触，该碳纳米管膜具有多个间隙，使得部分所述外延生长面通过所述多个间隙暴露；在该基底的外延生长面沉积一掩模预制体层覆盖所述碳纳米管膜，该掩模预制体层的厚度小于该碳纳米管膜的厚度，且所述掩模预制体层部分沉积于所述碳纳米管膜的表面，部分沉积在所述暴露的部分外延生长面；去除所述碳纳米管膜得到一图案化掩模，该图案化掩模具有多个开口从而使得该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一外延层。

一种外延结构的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一外延生长面；在该基底的外延生长面设置一第一碳纳米管膜，该第一碳纳米管膜包括多个平行间隔设置的第一碳纳米管；在该第一碳纳米管膜的表面设置一第二碳纳米管膜，该第二碳纳米管膜包括多个平行间隔设置的第二碳纳米管，且该第二碳纳米管的延伸方向与该第一碳纳米管的延伸方向的夹角大于零度；在该基底的外延生长面沉积一掩模预制体层以将该第一碳纳米管膜和第二碳纳米管膜覆盖，且该掩模预制体层的厚度小于该第一碳纳米管膜和该第二碳纳米管膜的厚度总和；至少去除所述第二碳纳米管膜得到一图案化掩模，该图案化掩模具有多个开口从而使得该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一外延层。

与现有技术的光刻等微电子工艺相比，本发明提供的外延结构的制备方法，无需光刻、工艺简单、不易在基底的外延生长面引入污染。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的外延结构的制备方法的工艺流程图。

图2为图1步骤S11的俯视图。

图3为本发明第一实施例中采用的碳纳米管水平阵列的扫描电镜照片。

图4为本发明第一实施例中采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图5为图4中的碳纳米管拉膜中的碳纳米管片段的结构示意图。

图6为本发明第一实施例的碳纳米管拉膜的结构示意图。

图7为图6中的局部放大结构示意图。

图8为本发明第一实施例的两层交叉设置的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图9为本发明第一实施例拉伸碳纳米管拉膜的方法示意图。

图10为本发明第一实施例中拉伸后的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图11本发明第一实施例中的外延层生长过程示意图。

图12为本发明第二实施例提供的外延结构的制备方法的工艺流程图。

图13为图12沿线XIII-XIII的剖面示意图。

图14为图12沿线XIV-XIV的剖面示意图。

图15为本发明第三实施例提供的外延结构的制备方法的工艺流程图。

主要元件符号说明