[发明专利]一种含有AlN三明治结构的蓝宝石复合衬底

说明书

本发明提出一种含有AlN三明治结构的蓝宝石复合衬底，其包括蓝宝石衬底以及沉积于所述蓝宝石衬底上的AlN三明治结构，所述AlN三明治结构包括沉积于所述蓝宝石衬底上的第一Al₂O₃层、沉积于所述第一Al₂O₃层上的AlN层以及沉积于所述AlN层上的第二Al₂O₃层，AlN三明治结构的制备方法为蒸发、溅射、原子层沉积中的一种或多种组合。本发明不仅可以提高GaN基LED材料质量，而且可以提高GaN基LED的发光效率，实用性强。

技术领域

本发明属于GaN基LED生产领域，具体涉及一种含有AlN三明治结构的蓝宝石复合衬底。

背景技术

GaN基LED相比于传统光源具有光电转换效率高、寿命长、损耗低、无污染等显著优势，现在已经广泛用于通用照明、交通信号指示、显示屏和背光源等领域。提高发光效率是大规模生产中的重要目标，提高GaN材料晶体质量是提高发光效率的关键。GaN材料的晶体质量主要取决于两个方面，一是衬底材料，二是外延生长技术，针对不同的衬底材料，必须采用与之对应的外延生长技术。目前的外延生产主要采用蓝宝石衬底，但由于GaN材料与蓝宝石衬底之间晶格失配较大，大规模生产中主要采用两步生长工艺以减小材料应力。为进一步提高材料质量减小应力，中国专利CN105719946A公开了一种利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法高速生长GaN制作复合衬底制备方法，并通过在蓝宝石衬底上生长低温和高温GaN薄膜交替层，对生长完毕的交替层进行高温热处理，随后通过高速外延生长较厚GaN薄膜，能提高晶体质量，获得低缺陷密度的GaN复合衬底。该发明提供的GaN复合衬底制备方法能够显著降低GaN外延薄膜材料的缺陷密度，但工艺复杂，成本高。

发明内容

本发明针对现有蓝宝石衬底技术存在的不足，提出一种含有AlN三明治结构的蓝宝石复合衬底，该复合衬底的制备工艺简单，实用性强。

一种含有AlN三明治结构的蓝宝石复合衬底，其特征在于，该复合衬底包括蓝宝石衬底以及沉积于所述蓝宝石衬底上的AlN三明治结构，所述AlN三明治结构包括沉积于所述蓝宝石衬底上的第一Al₂O₃层、沉积于所述第一Al₂O₃层上的AlN层以及沉积于所述AlN层上的第二Al₂O₃层，且所述的AlN三明治结构的制备方法为蒸发、溅射、原子层沉积中的一种或多种组合。

进一步地，所述蓝宝石衬底为蓝宝石平面衬底或蓝宝石图形衬底。

进一步地，所述第一Al₂O₃层的厚度为h1，0＜h1＜100nm。

进一步地，所述AlN层的厚度为h2，0＜h2＜50nm。

进一步地，所述第二Al₂O₃层的厚度为h3，0＜h3＜100nm。

进一步地，所述的蓝宝石复合衬底通过以下的步骤制成：

(1)首先在蓝宝石图形衬底上采用原子层沉积方法制备第一Al₂O₃层，厚度为40-60nm，具体生长参数为：反应室温度100-300℃，以Ar为载气，以三甲基铝和水为反应源，待生长完成后，将具有Al₂O₃缓冲层的蓝宝石衬底在N₂气氛下退火，退火温度为350-500℃，时间为5-12min；

(2)在完成步骤(1)并具有第一Al₂O₃层的蓝宝石图形衬底上，采用溅射方法制备AlN层，厚度为25-35nm，具体参数为：金属Al为靶材，N₂和Ar分别为反应气体和工作气体，溅射功率1-3KW，溅射压力1-8mTorr；