CN109638117A - 一种AlN模板、外延片结构及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种AlN模板、外延片结构及制造方法，属于半导体技术领域。所述AlN模板包括衬底以及设置在所述衬底上的AlN薄膜，所述AlN薄膜包括依次层叠的多个AlN子层，多个所述AlN子层的晶格常数沿多个所述AlN子层的层叠方向逐渐增大。由于GaN材料的晶格常数大于AlN材料的晶格常数，因此多个AlN子层的晶格常数逐渐增大可以使得靠近GaN外延层的AlN子层的晶格常数与GaN外延层的晶格常数更匹配，从而可以减少在AlN模板上生长的GaN外延层内的压应力，提升LED的发光效率。
Description
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、外延片结构及制造方法。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是利用半导体PN结特性将电能转换为光能的发光器件。LED的光电转换效率远高于白炽灯、荧光灯等传统照明器件，而且具有可靠性高、寿命长等优点，因此广泛应用在照明领域。
外延片是LED中的主要构成部分，现有的GaN基LED外延片包括蓝宝石衬底以及生长在蓝宝石衬底上的GaN外延层。由于蓝宝石和GaN材料之间存在晶格失配和热失配问题，而AlN材料与GaN材料、蓝宝石衬底间仅有较小的晶格不匹配，因此常将AlN作为缓冲层置入到蓝宝石衬底和GaN之间。具体地，先在蓝宝石衬底上沉积一层AlN缓冲层，制成AlN模板，再在AlN模板上生长GaN外延层，制成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：
为了保证生长出的AlN缓冲层的晶体质量，通常会在生长AlN缓冲层之前，对衬底进行氮化处理，使衬底表面附着N+，则衬底表面呈Al极性，在蓝宝石衬底上生长的AlN缓冲层的晶体质量较好。且随着沉积厚度增加，AlN缓冲层的晶体质量会越来越好。然而AlN缓冲层的晶体质量越好，AlN材料的晶格常数与GaN材料的晶格常数相差就越大，在AlN模板上生长的GaN外延层内会累积较大的压应力，影响LED的发光效率。
发明内容
本发明实施例提供了一种AlN模板、外延片结构及制造方法，可以提高AlN材料的晶格常数与GaN材料的晶格常数的匹配度，从而提高LED的发光效率。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种AlN模板，所述AlN模板包括衬底以及设置在所述衬底上的AlN薄膜，
所述AlN薄膜包括依次层叠的多个AlN子层，多个所述AlN子层的晶格常数沿多个所述AlN子层的层叠方向逐渐增大。
进一步地，每个所述AlN子层的厚度相等。
进一步地，所述AlN薄膜还包括AlN缓冲层，所述衬底与所述AlN子层之间、相邻两个所述AlN子层之间均设有所述AlN缓冲层，所述AlN缓冲层的远离衬底的一面上附着有N+。
进一步地，每个所述AlN缓冲层的厚度相等。
第二方面，提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括如第一方面所述的AlN模板和设置在所述AlN模板上的GaN外延层。
第三方面，提供了一种AlN模板的制造方法，所述方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上沉积AlN薄膜，所述AlN薄膜包括依次层叠的多个AlN子层，多个所述AlN子层的晶格常数沿多个所述AlN子层的层叠方向逐渐增大。
进一步地，所述在所述衬底上沉积AlN薄膜层，包括：
在沉积腔内通入氮气和氩气，在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，使所述沉积腔内的电场方向由所述衬底指向所述靶材，在所述衬底上依次沉积多个AlN子层，各个所述AlN子层沉积时沉积腔内的沉积条件不同，使多个所述AlN子层的晶格常数沿多个所述AlN子层的层叠方向逐渐增大。
进一步地，所述各个所述AlN子层沉积时沉积腔内的沉积条件不同，包括：
所述高压直流电的电功率、或所述氮气的通入速率中的至少一个不同。
进一步地，所述方法还包括：
在沉积每层AlN子层之前，沉积一层AlN缓冲层；所述AlN缓冲层的远离衬底的一面上附着有N+。
第四方面，提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述方法包括：采用如第三方面所述的方法制造所述AlN模板；
在所述AlN模板上生长GaN外延层。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在衬底上沉积AlN薄膜，AlN薄膜包括依次层叠的多个AlN子层，且多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。由于GaN材料的晶格常数大于AlN材料的晶格常数，因此多个AlN子层的晶格常数逐渐增大可以使得靠近GaN外延层的AlN子层的晶格常数与GaN外延层的晶格常数更匹配，从而可以减少在AlN模板上生长的GaN外延层内的压应力，提升LED的发光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种AlN模板的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种AlN模板的制造方法流程图；
图4是本发明实施例提供的另一种AlN模板的制造方法流程图；
图5是本发明实施例提供的又一种AlN模板的制造方法流程图；
图6是本发明实施例提供的又一种AlN模板的制造方法流程图；
图7是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的制造方法流程图；
图8是步骤702的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种AlN模板的结构示意图，如图1所示，AlN模板100包括衬底100以及设置在衬底110上的AlN薄膜120。
AlN薄膜120包括依次层叠的多个AlN子层121，多个AlN子层121的晶格常数沿多个AlN子层120的层叠方向逐渐增大。
由于GaN材料的晶格常数大于AlN材料的晶格常数，因此多个AlN子层的晶格常数逐渐增大可以使得靠近GaN外延层的AlN子层的晶格常数与GaN外延层的晶格常数更匹配，从而可以减少在AlN模板上生长的GaN外延层内的压应力，提升LED的发光效率。
进一步地，每个AlN子层121的厚度相等，以便于生长。
可选地，每个AlN子层121的厚度均为1～30nm。若每个AlN子层的厚度过厚，则会导致AlN模板的厚度较厚，影响LED的发光效率，同时还会造成材料的浪费。若每个AlN子层的厚度过薄，则起不到与GaN外延层晶格适配的作用。
进一步地，AlN薄膜120还包括AlN缓冲层122，衬底110与AlN子层121之间、相邻两个AlN子层121之间均设有AlN缓冲层122。AlN缓冲层122的远离衬底110的一面上附着有N+，因此AlN缓冲层的远离衬底的一面呈Al极性，与AlN子层的极性一致，可以提高在AlN缓冲层上沉积的AlN子层的晶体质量。
进一步地，每个AlN缓冲层122的厚度相等，以便于生长。
可选地，每个AlN缓冲层122的厚度均为1nm。由于AlN缓冲层的生长速率较慢，若沉积的AlN缓冲层的厚度过厚，会导致AlN缓冲层的沉积时间过长，若沉积的AlN缓冲层的厚度过薄，又会导致AlN缓冲层的生长条件难以控制。
优选地，AlN薄膜120的总厚度可以为2～200nm。若AlN薄膜120的厚度过厚，则会导致AlN模板的厚度较厚，影响LED的发光效率。若AlN薄膜120的厚度过薄，则起不到与GaN外延层晶格适配的作用。
图2是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图，如图2所示，该发光二极管外延片200包括如图1所示的AlN模板100和设置在AlN模板100上的GaN外延层210。
在本实施例中，GaN外延层210可以包括N型层211、多量子阱层212和P型层213。
可选地，N型层211为掺Si的GaN层，厚度为2～3um。
可选地，多量子阱层212包括多个周期交替生长的InGaN阱层和GaN垒层，多量子阱层212的总厚度可以为100～500nm。
可选地，P型层213为掺Mg的GaN层，厚度为500nm～1um。
本发明实施例通过在衬底上沉积AlN薄膜，AlN薄膜包括依次层叠的多个AlN子层，且多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。由于GaN材料的晶格常数大于AlN材料的晶格常数，因此多个AlN子层的晶格常数逐渐增大可以使得靠近GaN外延层的AlN子层的晶格常数与GaN外延层的晶格常数更匹配，从而可以减少在AlN模板上生长的GaN外延层内的压应力，提升LED的发光效率。
图3是本发明实施例提供的一种AlN模板的制造方法流程图，如图3所示，该方法包括：
步骤301、提供一衬底。
在本实施例中，衬底可以为蓝宝石衬底、或者碳化硅衬底、硅衬底等。
步骤302、在衬底上沉积AlN薄膜。
在本实施例中，AlN薄膜包括依次层叠的多个AlN子层，多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。
具体地，步骤302可以包括：
在沉积腔内通入氮气和氩气，在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，使沉积腔内的电场方向由衬底指向靶材，在衬底上依次沉积多个AlN子层，各个AlN子层沉积时沉积腔内的沉积条件不同，使多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。
在本实施例中，各个AlN子层沉积时沉积腔内的沉积条件不同，可以包括：高压直流电的电功率、或氮气的通入速率中的至少一个不同。
进一步地，该制造方法还可以包括：
在沉积每层AlN子层之前，沉积一层AlN缓冲层。AlN缓冲层的远离衬底的一面上附着有N+。
由于AlN缓冲层的远离衬底的一面上附着有N+，因此AlN缓冲层的远离衬底的一面呈Al极性，与AlN子层的极性一致，可以提高在AlN缓冲层上沉积的AlN子层的晶体质量。
本发明实施例通过在衬底上沉积AlN薄膜，AlN薄膜包括多个AlN子层，且多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。由于GaN材料的晶格常数大于AlN材料的晶格常数，因此多个AlN子层的晶格常数逐渐增大可以使得靠近GaN外延层的AlN子层的晶格常数与GaN外延层的晶格常数更匹配，从而可以减少在AlN模板上生长的GaN外延层内的压应力，提升LED的发光效率。
图4是本发明实施例提供的另一种AlN模板的制造方法流程图，如图4所示，该方法包括：
步骤401、提供一衬底。
其中，衬底可以为蓝宝石衬底、或者碳化硅衬底、硅衬底等。
本发明实施例在PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)设备中采用溅射沉积法在衬底上沉积AlN薄膜。
步骤402、在沉积腔内通入氮气和氩气，在靶材和衬底载盘之间加高频交流电，在衬底上沉积一层AlN缓冲层。
在本实施例中，沉积腔内通入的氮气的通入速率为50～200sccm/s，通入的氩气的通入速率为5～70scmm/s。
优选地，氮气的通入速率为100～250sccm/s，氩气的通入速率为30～50scmm/s。
进一步地，可以控制沉积腔内的温度为300～700℃。
具体地，步骤402可以包括：
在靶材和衬底载盘之间持续通入频率为20000～200000Hz，电功率为30～70W的高频交流电0.5～3min，在衬底上沉积一层AlN缓冲层。
由于在靶材和衬底载盘之间通入高频交流电，可以使得沉积面附着N+，则沉积面呈Al极性，与后续沉积的AlN层的极性一致，因此可以提高后续沉积的AlN缓冲层的晶体质量，有利于提升LED的光电性能。
在本实施例中，可以在靶材和衬底载盘之间持续通入频率为50000Hz，电功率为40～60W的高频交流电1min，在衬底上沉积一层厚度为1nm的AlN缓冲层。若沉积的AlN缓冲层的厚度过厚，会导致AlN缓冲层的沉积时间过长，若沉积的AlN缓冲层的厚度过薄，又会导致AlN缓冲层的生长条件难以控制。
步骤403、在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，在AlN缓冲层上沉积第一AlN子层。
具体地，步骤403可以包括：
关闭高频交流电，在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，使沉积腔内的电场方向由衬底指向靶材。控制高压直流电的电功率为3000～6000W，并保持高压直流电的电功率不变，保持时间为2～60s，在AlN缓冲层上一层沉积厚度为1～30nm的第一AlN子层。
将高压直流电的电功率控制在3000～6000W，较小的电功率有利于衬底与AlN接触面间的应力释放。
步骤404、在靶材和衬底载盘之间加高频交流电，在第一AlN子层上沉积一层AlN缓冲层。
具体地，关闭高压直流电，在靶材和衬底载盘之间持续通入频率为50000Hz，电功率为40～60W的高频交流电1min，在第一AlN子层上沉积一层厚度为1nm的AlN缓冲层。
步骤405、在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，改变高压直流电的电功率，在AlN缓冲层上沉积第二AlN子层。
具体地，关闭高频交流电，在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，使沉积腔内的电场方向由衬底指向靶材。将高压直流电的电功率提升10％～20％，然后保持高压直流电的电功率不变，保持时间为2～60s，在AlN缓冲层上沉积一层厚度为1～30nm的第二AlN子层。
在本实施例中，可以将高压直流电的电功率提升500W。由于较大的电功率有利于AlN与GaN接触面范围间的应力释放，因此，将高压直流电的电功率提升，有利于AlN内的应力释放，从而可以提高AlN子层的晶格常数。
步骤406、重复步骤404至步骤405，在衬底上沉积多个AlN子层。
其中，多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。
在本实施例中，AlN薄膜的总厚度可以为2～200nm。
优选地，每层AlN子层的厚度均相等。
示例性地，假设衬底上沉积有四层AlN子层。在沉积第一AlN子层时，高压直流电的电功率为3000～6000W；在沉积第二AlN子层时，将高压直流电的电功率升至3500～6500W；在沉积第三AlN子层时，将高压直流电的电功率升至4000～7000W；在沉积第四AlN子层时，将高压直流电的电功率升至4500～7500W。
本发明实施例通过改变靶材与衬底载盘之间的高压直流电的电功率，使衬底上沉积的多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。由于GaN材料的晶格常数大于AlN材料的晶格常数，因此多个AlN子层的晶格常数逐渐增大可以使得靠近GaN外延层的AlN子层的晶格常数与GaN外延层的晶格常数更匹配，从而可以减少在AlN模板上生长的GaN外延层内的压应力，提升LED的发光效率。
图5是本发明实施例提供的又一种AlN模板的制造方法流程图，如图5所示，该方法包括：
步骤501、提供一衬底。
其中，衬底可以为蓝宝石衬底、或者碳化硅衬底、硅衬底等。
本发明实施例在PVD设备中采用溅射沉积法在衬底上沉积AlN薄膜。
步骤502、在沉积腔内通入氮气和氩气，在靶材和衬底载盘之间加高频交流电，在衬底上沉积一层AlN缓冲层。
在本实施例中，沉积腔内通入的氮气的通入速率为50～200sccm/s，通入的氩气的通入速率为5～70scmm/s。
优选地，氮气的通入速率为100～250sccm/s，氩气的通入速率为30～50scmm/s。
进一步地，可以控制沉积腔内的温度为300～700℃。
具体地，步骤502可以包括：
在靶材和衬底载盘之间持续通入频率为20000～200000Hz，电功率为30～70W的高频交流电0.5～3min，在衬底上沉积一层AlN缓冲层。
由于在靶材和衬底载盘之间通入高频交流电，可以使得沉积面附着N+，则沉积面呈Al极性，与后续沉积的AlN层的极性一致，因此可以提高后续沉积的AlN缓冲层的晶体质量，有利于提升LED的光电性能。
在本实施例中，可以在靶材和衬底载盘之间持续通入频率为50000Hz，电功率为40～60W的高频交流电1min，在衬底上沉积一层厚度为1nm的AlN缓冲层。若沉积的AlN缓冲层的厚度过厚，会导致AlN缓冲层的沉积时间过长，若沉积的AlN缓冲层的厚度过薄，又会导致AlN缓冲层的生长条件难以控制。
步骤503、在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，在AlN缓冲层上沉积第一AlN子层。
具体地，步骤503可以包括：
关闭高频交流电，在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，使沉积腔内的电场方向由衬底指向靶材。控制高压直流电的电功率为3000～6000W，并保持高压直流电的电功率不变，保持时间为2～60s，在AlN缓冲层上一层沉积厚度为1～30nm的第一AlN子层。
步骤504、在靶材和衬底载盘之间加高频交流电，在第一AlN子层上沉积一层AlN缓冲层。
具体地，关闭高压直流电，在靶材和衬底载盘之间持续通入频率为50000Hz，电功率为40～60W的高频交流电1min，在第一AlN子层上沉积一层厚度为1nm的AlN缓冲层。
步骤505、在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，改变沉积腔内通入的氮气的通入速率，在AlN缓冲层上沉积第二AlN子层。
具体地，关闭高频交流电，在靶材与衬底载盘之间加电功率为3000～6000W的高压直流电，使沉积腔内的电场方向由衬底指向靶材。保持高压直流电的电功率为3000～6000W不变，保持时间为2～60S，将氮气的通入速率降低10～20sccm/s，在AlN缓冲层上沉积一层厚度为1～30nm的第二AlN子层。
通过降低沉积腔内氮气的通入速率，可以提高AlN子层的生长速率，同时可以使得AlN子层的内应力从压应力转换成张应力，从而提高AlN子层的晶格常数。
步骤506、重复步骤504至步骤505，在衬底上沉积多个AlN子层。
其中，多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。
在本实施例中，AlN薄膜的总厚度可以为2～200nm。
优选地，每层AlN子层的厚度均相等。
示例性地，假设衬底上沉积有四层AlN子层。在沉积第一AlN子层时，沉积腔内通入的氮气的通入速率为50～180sccm/s；在沉积第二AlN子层时，沉积腔内通入的氮气的通入速率为40～160sccm/s；在沉积第三AlN子层时，沉积腔内通入的氮气的通入速率为30～140sccm/s；在沉积第四AlN子层时，沉积腔内通入的氮气的通入速率为30～120sccm/s。
需要说明的是，在本实施例中，氮气的通入速率的最小值不小于氩气的通入速率。
本发明实施例通过改变沉积腔内通入的氮气的通入速率，使衬底上沉积的多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。由于GaN材料的晶格常数大于AlN材料的晶格常数，因此多个AlN子层的晶格常数逐渐增大可以使得靠近GaN外延层的AlN子层的晶格常数与GaN外延层的晶格常数更匹配，从而可以减少在AlN模板上生长的GaN外延层内的压应力，提升LED的发光效率。
图6是本发明实施例提供的又一种AlN模板的制造方法流程图，如图6所示，该方法包括：
步骤601、提供一衬底。
其中，衬底可以为蓝宝石衬底、或者碳化硅衬底、硅衬底等。
本发明实施例在PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)设备中采用溅射沉积法在衬底上沉积AlN薄膜。
步骤602、在沉积腔内通入氮气和氩气，在靶材和衬底载盘之间加高频交流电，在衬底上沉积一层AlN缓冲层。
在本实施例中，沉积腔内通入的氮气的通入速率为50～200sccm/s，通入的氩气的通入速率为5～70scmm/s。
优选地，氮气的通入速率为100～250sccm/s，氩气的通入速率为30～50scmm/s。
进一步地，可以控制沉积腔内的温度为300～700℃。
具体地，步骤602可以包括：
在靶材和衬底载盘之间持续通入频率为20000～200000Hz，电功率为30～70W的高频交流电0.5～3min，在衬底上沉积一层AlN缓冲层。
在本实施例中，可以在靶材和衬底载盘之间持续通入频率为50000Hz，电功率为40～60W的高频交流电1min，在衬底上沉积一层厚度为1nm的AlN缓冲层。
步骤603、在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，在AlN缓冲层上沉积第一AlN子层。
具体地，步骤603可以包括：
关闭高频交流电，在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，使沉积腔内的电场方向由衬底指向靶材。控制高压直流电的电功率为3000～6000W，并保持高压直流电的电功率不变，保持时间为2～60s，在AlN缓冲层上一层沉积厚度为1～30nm的第一AlN子层。
步骤604、在靶材和衬底载盘之间加高频交流电，在第一AlN子层上沉积一层AlN缓冲层。
具体地，关闭高压直流电，在靶材和衬底载盘之间持续通入频率为50000Hz，电功率为40～60W的高频交流电1min，在第一AlN子层上沉积一层厚度为1nm的AlN缓冲层。
步骤605、在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，改变高压直流电的电功率和氮气的通入速率，在AlN缓冲层上沉积第二AlN子层。
具体地，关闭高频交流电，在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，使沉积腔内的电场方向由衬底指向靶材。将高压直流电的电功率提升10％～20％，并保持高压直流电的电功率不变，保持时间为2～60s，同时将氮气的通入速率降低10～20sccm/s，在AlN缓冲层上沉积一层厚度为1～30nm的第二AlN子层。
步骤606、重复步骤604至步骤605，在衬底上沉积多个AlN子层。
其中，多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。
在本实施例中，AlN薄膜的总厚度可以为2～200nm。
优选地，每层AlN子层的厚度均相等。
示例性地，假设衬底上沉积有四层AlN子层。在沉积第一AlN子层时，高压直流电的电功率为3000～6000W，沉积腔内通入的氮气的通入速率为50～180sccm/s；在沉积第二AlN子层时，将高压直流电的电功率升至3500～6500W，控制沉积腔内通入的氮气的通入速率降至40～160sccm/s；在沉积第三AlN子层时，将高压直流电的电功率升至4000～7000W，控制沉积腔内通入的氮气的通入速率降至30～140sccm/s；在沉积第四AlN子层时，将高压直流电的电功率升至4500～7500W，控制沉积腔内通入的氮气的通入速率降至30～120sccm/s。
本发明实施例通过改变靶材与衬底载盘之间的高压直流电的电功率和沉积腔内通入的氮气的通入速率，使衬底上沉积的多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。由于GaN材料的晶格常数大于AlN材料的晶格常数，因此多个AlN子层的晶格常数逐渐增大可以使得靠近GaN外延层的AlN子层的晶格常数与GaN外延层的晶格常数更匹配，从而可以减少在AlN模板上生长的GaN外延层内的压应力，提升LED的发光效率。
图7是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的制造方法流程图，如图7所示，该方法包括：
步骤701、制造AlN模板。
具体地，可以参照如图3至图6提供的任一种制造方法制造AlN模板，本发明在此不再赘述。
步骤702、在AlN模板上生长GaN外延层。
在本实施例中，GaN外延层可以包括N型层、多量子阱层和P型层。
可以将AlN模板放入MOCVD(Metal-organicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备中生长GaN外延层。本发明采用高纯H2或高纯N2或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。
进一步地，在执行步骤702之前，该方法还可以包括：
将衬底放入MOCVD设备中，控制反应室温度为1000～1100℃，反应室压力为200～500Torr，在纯氢气氛围对AlN模板进行退火处理5～6min。
图8是步骤702的流程图，如图8所示，步骤702可以包括：
7021、在AlN模板上生长N型层。
在本实施例中，N型层为掺Si的GaN层。
在本实施例中，控制反应室内温度为600～1000℃，向反应室通入TMGa、NH3和SiH4，生长厚度为2～3um的N型层，生长时间为2～3min。
其中，TMGa的通入速率为10～100sccm/s、NH3的通入速率为20～200sccm/s，SiH4的通入速率为1～20sccm/s。
7022、在N型层上生长多量子阱层。
在本实施例中，多量子阱层包括5～10个周期交替生长的InGaN阱层和GaN垒层。
具体地，控制反应室内温度为700～800℃，停止通入SiH4，间隔性通入TMIn，TMIn的通入速率为200～2000sccm/s，生长厚度为100～500nm的多量子阱层。
7023、在多量子阱层上生长P型层。
在本实施例中，P型层为掺Mg的GaN层。
具体地，控制反应室内温度为600～800℃，停止通入TMIn，通入Cp2Mg,Cp2Mg的通入速率为500～2000sccm/s，生长厚度为500nm～1um的P型层，生长时间为10～30min。
本发明实施例通过在衬底上沉积AlN薄膜，AlN薄膜包括依次层叠的多个AlN子层，且多个AlN子层的晶格常数沿多个AlN子层的层叠方向逐渐增大。由于GaN材料的晶格常数大于AlN材料的晶格常数，因此多个AlN子层的晶格常数逐渐增大可以使得靠近GaN外延层的AlN子层的晶格常数与GaN外延层的晶格常数更匹配，从而可以减少在AlN模板上生长的GaN外延层内的压应力，提升LED的发光效率。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种AlN模板，所述AlN模板包括衬底以及设置在所述衬底上的AlN薄膜，其特征在于，
所述AlN薄膜包括依次层叠的多个AlN子层，多个所述AlN子层的晶格常数沿多个所述AlN子层的层叠方向逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的AlN模板，其特征在于，每个所述AlN子层的厚度相等。
3.根据权利要求1所述的AlN模板，其特征在于，所述AlN薄膜还包括AlN缓冲层，所述衬底与所述AlN子层之间、相邻两个所述AlN子层之间均设有所述AlN缓冲层，所述AlN缓冲层的远离衬底的一面上附着有N+。
4.根据权利要求3所述的AlN模板，其特征在于，每个所述AlN缓冲层的厚度相等。
5.一种发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片包括如权利要求1～4任一项所述的AlN模板和设置在所述AlN模板上的GaN外延层。
6.一种AlN模板的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上沉积AlN薄膜，所述AlN薄膜包括依次层叠的多个AlN子层，多个所述AlN子层的晶格常数沿多个所述AlN子层的层叠方向逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底上沉积AlN薄膜层，包括：
在沉积腔内通入氮气和氩气，在靶材与衬底载盘之间加高压直流电，使所述沉积腔内的电场方向由所述衬底指向所述靶材，在所述衬底上依次沉积多个AlN子层，各个所述AlN子层沉积时沉积腔内的沉积条件不同，使多个所述AlN子层的晶格常数沿多个所述AlN子层的层叠方向逐渐增大。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述各个所述AlN子层沉积时沉积腔内的沉积条件不同，包括：
所述高压直流电的电功率、或所述氮气的通入速率中的至少一个不同。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在沉积每层AlN子层之前，沉积一层AlN缓冲层；所述AlN缓冲层的远离衬底的一面上附着有N+。
10.一种发光二极管外延片的制造方法，其特征在于，所述方法包括：采用如权利要求6～9任一项所述的方法制造所述AlN模板；
在所述AlN模板上生长GaN外延层。
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