[發明專利]一種AlN模板及其制備方法、發光二極管外延片

有效

• 申請號: 201811211085.2
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109616401B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 劉旺平;張武斌;喬楠;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L33/00;C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

本發明公開了一種AlN模板及其制備方法、發光二極管外延片，屬于半導體技術領域。所述方法包括：提供藍寶石襯底；采用物理氣相沉積方法在藍寶石襯底上沉積AlN薄膜，AlN薄膜包括第一AlN層、以及順次層疊在第一AlN層上的若干復合層，復合層包括Al層和覆蓋在Al層上的第二AlN層，靠近第一AlN層的復合層中的Al層覆蓋在第一AlN層上。本發明能夠在藍寶石襯底上形成厚度均勻的AlN薄膜，改善發光二極管外延片的波長均勻性。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種AlN模板及其制備方法、發光二極管外延片。

背景技術

GaN(氮化鎵)基LED(Light Emitting Diode，發光二極管)是LED中的一種，一般包括外延片和在外延片上制備的電極。

目前，大部分GaN基LED外延片采用藍寶石襯底制得。而藍寶石與GaN材料存在著晶格失配和熱失配問題，在藍寶石襯底上生長的GaN外延材料晶體質量很難有進一步的提升。經研究發現，由于AlN(氮化鋁)分別與GaN、藍寶石襯底之間僅有較小的晶格不匹配，因此將AlN作為緩沖層置入到藍寶石襯底和GaN之間。基于此，現有的GaN基LED外延片的制備方法包括，首先，采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沉積)方法在藍寶石襯底上沉積一層AlN薄膜，得到AlN模板。其次，再采用MOCVD(Metal-organic Chemical VaporDeposition，金屬有機化合物化學氣相沉淀)方法在AlN模板上生長GaN薄膜，得到GaN基LED外延片。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

采用PVD方法沉積AlN薄膜時，例如采用磁控濺射方法沉積AlN時，惰性氣體在電、磁場作用下輝光放電產生離子，離子將持續轟擊Al靶材，Al靶材濺射產生Al原子，Al原子與氮原子反應生成AlN薄膜。而在濺射過程中，Al靶材表面也會形成AlN薄膜，這會導致Al原子的不均勻濺射，從而在藍寶石襯底上將形成膜厚不均勻的AlN薄膜。在采用MOCVD方法生長GaN薄膜的過程中，由于在AlN薄膜厚度不均勻處所受到的溫度不同，外延片的翹曲度也不同，這最終將會影響到外延片的波長均勻性。

發明內容

本發明實施例提供了一種AlN模板及其制備方法、發光二極管外延片，能夠在藍寶石襯底上形成厚度均勻的AlN薄膜，改善發光二極管外延片的波長均勻性。所述技術方案如下：

第一方面，提供了一種AlN模板的制備方法，所述方法包括：

提供藍寶石襯底；

采用物理氣相沉積方法在所述藍寶石襯底上沉積AlN薄膜，所述AlN薄膜包括第一AlN層、以及順次層疊在所述第一AlN層上的若干復合層，所述復合層包括Al層和覆蓋在所述Al層上的第二AlN層，靠近所述第一AlN層的復合層中的Al層覆蓋在所述第一AlN層上。

可選地，所述第一AlN層的厚度為1～15nm，所述復合層的厚度為2.5～15nm，所述復合層的數量為2～10。

可選地，所述復合層中的第二AlN層的厚度是所述復合層中的Al層的厚度的5～10倍，所述復合層中的Al層的厚度為0.5～1.5nm。

可選地，所述第一AlN層和各個所述復合層中的第二AlN層均摻雜氧，所述第一AlN層摻雜的氧的濃度小于各個所述復合層中的第二AlN層摻雜的氧的濃度，各個所述復合層中的第二AlN層摻雜的氧的濃度沿所述復合層的沉積方向逐漸增加。

可選地，所述第一AlN層中氧含量和氮含量的摩爾比為0～0.3，所述第二AlN層中氧含量和氮含量的摩爾比為0～0.6。

可選地，所述采用物理氣相沉積方法在所述藍寶石襯底上沉積AlN薄膜，包括：

提供Al靶材；