[发明专利]一种含有AlN复合结构的蓝宝石复合衬底

说明书

本发明提出一种含有AlN复合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复合结构，所述AlN复合结构包括沉积于蓝宝石衬底上的第一AlN层、沉积于所述第一AlN层上的Al₂O₃层以及沉积于所述Al₂O₃层上的第二AlN层，所述AlN复合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，不仅可以提高GaN材料质量，降低缺陷密度，而且可以提高外延生产效率，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复合结构的蓝宝石复合衬底。

背景技术

由于GaN基LED相比于传统光源具有明显优势，现已成功用于通用照明、交通信号指示、显示屏和背光源等领域。在GaN基LED的外延生产中主要采用两种技术，衬底技术和外延生长技术，其中衬底技术是关键。蓝宝石衬底是目前大规模生产中规模最大、经济效益最好的衬底材料，但蓝宝石衬底与GaN材料晶格失配大，导致材料缺陷密度高。为了降低位错密度，各种复合衬底应运而生。中国专利CN102637791A提出一种基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构及制备方法，包括AlN陶瓷衬底及生长于AlN陶瓷衬底上的缓冲层，所述缓冲层上生长有GaN LED结构层。该发明采用AlN陶瓷衬底，并在AlN陶瓷衬底上设置缓冲层，通过生长缓冲层后在AlN陶瓷衬底上通过MOCVD常规工艺制备得到GaN LED结构层，工艺步骤简单方便，能大大提高GaN LED晶体质量，但由于高质量的AlN陶瓷衬底难以制备，很难用于大规模生产。

发明内容

本发明针对现有蓝宝石图形衬底技术存在的不足，提出一种含有AlN复合结构的蓝宝石复合衬底，本发明的衬底能够提高材料质量，降低位错密度，实用性强。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种含有AlN复合结构的蓝宝石复合衬底，其特征在于，其包括蓝宝石衬底以及沉积于所述蓝宝石衬底上的AlN复合结构，所述AlN复合结构包括沉积于蓝宝石衬底上的第一AlN层、沉积于所述第一AlN层上的Al₂O₃层以及沉积于所述Al₂O₃层上的第二AlN层，且所述的AlN复合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AlN层的厚度为h1，0＜h1＜200nm。

进一步地，所述Al₂O₃层的厚度为h2，0＜h2＜100nm。

进一步地，所述第二AlN层的厚度为h3，0＜h3＜200nm。

进一步地，该复合衬底通过如下的步骤制成：

(1)首先在蓝宝石图形衬底上采用溅射方法制备第一AlN层，厚度为30-80nm，具体生长参数为：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1-2.5KW，溅射压力4-6mTorr；

(2)在完成步骤(1)并具有第一AlN层的蓝宝石图形衬底上，采用蒸发的方法制备Al₂O₃层，厚度为10-40nm，具体生长参数为：衬底温度100-300℃，蒸发电压6-8KV，蒸发束流50-150mA，蒸发压力4E-3～8E-3Pa。

(3)在完成步骤(2)并具有第一AlN层和Al₂O₃层的蓝宝石图形衬底上，采用溅射方法制备第二AlN层，厚度为60-100nm，具体的生成参数为：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1.5-2.5KW，溅射压力4-8mTorr；