[发明专利]一种AlN模板及其制备方法、发光二极管外延片

说明书

本发明公开了一种AlN模板及其制备方法、发光二极管外延片，属于半导体技术领域。所述方法包括：提供蓝宝石衬底；采用物理气相沉积方法在蓝宝石衬底上沉积AlN薄膜，AlN薄膜包括第一AlN层、以及顺次层叠在第一AlN层上的若干复合层，复合层包括Al层和覆盖在Al层上的第二AlN层，靠近第一AlN层的复合层中的Al层覆盖在第一AlN层上。本发明能够在蓝宝石衬底上形成厚度均匀的AlN薄膜，改善发光二极管外延片的波长均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种AlN模板及其制备方法、发光二极管外延片。

背景技术

GaN(氮化镓)基LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是LED中的一种，一般包括外延片和在外延片上制备的电极。

目前，大部分GaN基LED外延片采用蓝宝石衬底制得。而蓝宝石与GaN材料存在着晶格失配和热失配问题，在蓝宝石衬底上生长的GaN外延材料晶体质量很难有进一步的提升。经研究发现，由于AlN(氮化铝)分别与GaN、蓝宝石衬底之间仅有较小的晶格不匹配，因此将AlN作为缓冲层置入到蓝宝石衬底和GaN之间。基于此，现有的GaN基LED外延片的制备方法包括，首先，采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)方法在蓝宝石衬底上沉积一层AlN薄膜，得到AlN模板。其次，再采用MOCVD(Metal-organic Chemical VaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)方法在AlN模板上生长GaN薄膜，得到GaN基LED外延片。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

采用PVD方法沉积AlN薄膜时，例如采用磁控溅射方法沉积AlN时，惰性气体在电、磁场作用下辉光放电产生离子，离子将持续轰击Al靶材，Al靶材溅射产生Al原子，Al原子与氮原子反应生成AlN薄膜。而在溅射过程中，Al靶材表面也会形成AlN薄膜，这会导致Al原子的不均匀溅射，从而在蓝宝石衬底上将形成膜厚不均匀的AlN薄膜。在采用MOCVD方法生长GaN薄膜的过程中，由于在AlN薄膜厚度不均匀处所受到的温度不同，外延片的翘曲度也不同，这最终将会影响到外延片的波长均匀性。

发明内容

本发明实施例提供了一种AlN模板及其制备方法、发光二极管外延片，能够在蓝宝石衬底上形成厚度均匀的AlN薄膜，改善发光二极管外延片的波长均匀性。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种AlN模板的制备方法，所述方法包括：

提供蓝宝石衬底；

采用物理气相沉积方法在所述蓝宝石衬底上沉积AlN薄膜，所述AlN薄膜包括第一AlN层、以及顺次层叠在所述第一AlN层上的若干复合层，所述复合层包括Al层和覆盖在所述Al层上的第二AlN层，靠近所述第一AlN层的复合层中的Al层覆盖在所述第一AlN层上。

可选地，所述第一AlN层的厚度为1～15nm，所述复合层的厚度为2.5～15nm，所述复合层的数量为2～10。

可选地，所述复合层中的第二AlN层的厚度是所述复合层中的Al层的厚度的5～10倍，所述复合层中的Al层的厚度为0.5～1.5nm。

可选地，所述第一AlN层和各个所述复合层中的第二AlN层均掺杂氧，所述第一AlN层掺杂的氧的浓度小于各个所述复合层中的第二AlN层掺杂的氧的浓度，各个所述复合层中的第二AlN层掺杂的氧的浓度沿所述复合层的沉积方向逐渐增加。

可选地，所述第一AlN层中氧含量和氮含量的摩尔比为0～0.3，所述第二AlN层中氧含量和氮含量的摩尔比为0～0.6。

可选地，所述采用物理气相沉积方法在所述蓝宝石衬底上沉积AlN薄膜，包括：

提供Al靶材；