CN113410352B - 一种复合AlN模板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合AlN模板及其制备方法，所述复合AlN模板包括衬底(1)，所述衬底(1)的正面设有GaN层或AlxGa1‑xN层(2)且所述GaN层或AlxGa1‑xN层(2)的直径小于所述衬底(1)的直径，所述GaN层或AlxGa1‑xN层(2)上以及未被所述GaN层或AlxGa1‑xN层(2)覆盖的所述衬底(1)的正面上设有AlN层(3)，所述衬底(1)的背面设有Si3N4或SiO2层(4)。其能够获得高质量的单晶氮化铝模板且制造成本低，可以大批量快速生成。
Description
技术领域
本发明属于半导体外延衬底制备技术领域，涉及一种AlN(氮化铝)模板及其制备方法，尤其涉及一种复合AlN模板及其制备方法。
背景技术
氮化铝模板是铝镓氮基深紫外LED外延生长的基底材料。氮化铝模板的结晶质量直接决定了上层铝镓氮的晶体质量，高质量的氮化铝模板可以有效降低铝镓氮的穿透位错密度(TDDs)，提高以此材料为基础生长的LED结构中电子和空穴的辐射复合效率，改善LED的可靠性和寿命。
可以作为深紫外LED结构生长的AlN模板有单晶AlN模板和异质AlN模板。其中，单晶AlN模板成本高昂且供应量有限，限制了应用。异质AlN模板是在异质衬底上制备AlN薄膜而形成的。在异质衬底上制备AlN薄膜的技术有金属有机化学气相沉积(MOCVD)、磁控溅射、分子束外延法(MBE)、氢化物气相外延法(HVPE)等。
但是，在蓝宝石材质的衬底表面直接生长氮化铝为异质外延，由于蓝宝石和氮化铝之间存在较大的热失配和晶格失配，使得蓝宝石衬底在MOCVD设备中生长氮化铝单层或LED结构时需要增加复杂的过度层工艺，且生长的氮化铝或铝镓氮的穿透位错密度(TDDs)高，降低了以此材料为基础生长的LED结构的内量子效率(IQE)，同时容易产量裂纹，导致LED漏电，影响芯片良率。
磁控溅射氮化铝为多晶且穿透位错密度(TDDs)高，不能直接作为氮化铝模板使用，一般用作MOCVD生长氮化铝模板的成核层。对磁控溅射氮化铝进行高温退火可以显著改善溅射氮化铝的双晶质量，使溅射多晶薄膜再结晶为单晶薄膜。但是，高温退火会使得氮化铝晶格常数a降低，内部存在较大的压应力(退火后氮化铝的晶格常数为a＝0.3097nm，c＝0.4989nm，无应力的氮化铝晶格常数为a＝0.3112nm，c＝0.4982nm)。经过退火后的氮化铝与无应力的氮化镓的晶格失配为2.9％(无应力氮化镓的晶格常数为a＝0.31896nm，c＝0.51855nm)，而无应力的氮化铝和氮化镓的晶格失配为2.43％，氮化铝与铝镓氮的晶格失配与铝组分线性相关，因此相比于无应力的氮化铝，经过高温退火后的氮化铝与不同铝组分的铝镓氮的晶格失配更大，晶格失配增大导致铝镓氮的山丘形貌增多，晶体质量变差，因此经过高温退火后的氮化铝不能直接作为生长深紫外LED的模板。
蓝宝石衬底和氮化铝的热失配为78.6％(蓝宝石衬底在[0001]方向的热膨胀系数为7.5×10-6/K，AlN在[0001]方向的热膨胀系数为4.2×10-6/K)，由于蓝宝石的热膨胀系数远大于氮化铝的热膨胀系数，经过高温退火后的AlN在[0001]方向会被蓝宝石压缩，晶格常数a降低，导致内部存在很大的压应力。
因此，现有的方法都存在一定的缺陷。其中，
1、单晶AlN衬底制造成本高且产量低，不适合大量应用。
2、分子束外延生长速度慢，成本高，生长的薄膜表面存在卵形缺陷/长须状缺陷，且存在多晶生长等问题。
3、HVPE存在如下缺陷：(1)生长速率快，难以精确控制膜厚；(2)反应气体对腔室存在腐蚀，从而影响外延薄膜的质量；(3)生长速率快，异质外延容易产生裂纹。
4、MOCVD外延生长工艺较为复杂，为了控制裂纹和形貌，需要生长形貌合适的成核层和粗化层，且晶体质量较差((102)面摇摆曲线半峰宽约在400arc seconds左右)。并且，MOCVD设备相对昂贵，外延工艺过程中，腔室周围及上盖会沉积涂层，影响工艺的重复性。
5、磁控溅射法生产效率高、成本低，但是其生长的薄膜为多晶，结晶质量差，不能直接作为模板使用，一般用作AlN外延生长的成核层。
鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的AlN模板及其制备方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种复合AlN模板及其制备方法，其能够获得高质量的单晶氮化铝模板且制造成本低，可以大批量快速生成。
为了实现上述目的，本发明提供一种复合AlN模板，其包括衬底，其特征在于，所述衬底的正面设有GaN层或AlxGa1-xN层且所述GaN层或AlxGa1-xN层的直径小于所述衬底的直径，所述AlxGa1-xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，0％<x<99％，所述GaN层或AlxGa1-xN层上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层覆盖的所述衬底的正面上设有AlN层，所述衬底的背面设有Si3N4或SiO2层。
优选地，其中，所述衬底是直径为2英寸的蓝宝石平面衬底且所述GaN或AlxGa1-xN层的直径为44.8mm～48.8mm。
优选地，其中，所述GaN层或AlxGa1-xN层的厚度为5-20nm，所述AlN层的厚度为10～1000nm，所述Si3N4或SiO2层的厚度为10～200nm。
此外，本发明还提供一种复合AlN模板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、在衬底的正面生长GaN层或AlxGa1-xN层，所述AlxGa1-xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，0％<x<99％；
(2)、刻蚀掉所述GaN或AlxGa1-xN层的边缘部分以部分露出所述衬底的正面；
(3)、在所述GaN层或AlxGa1-xN层上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层覆盖的所述衬底的正面上溅射AlN层；
(4)、在所述衬底的背面沉积Si3N4或SiO2层；
(5)、整体做退火处理。
优选地，其中，所述步骤(1)具体为：
将所述衬底放到金属有机化学气相沉积设备中，在所述衬底的正面上生长5～20nm厚的所述GaN层，具体生长工艺为：温度500～600℃，压力400～650torr，NH3流量为2L～10L/min，三甲基铝流量为30～150umol/min，生长时间为1.5～5min；或者
将所述衬底放到金属有机化学气相沉积设备中，在所述衬底的正面上生长5～20nm厚的所述AlxGa1-xN层，所述AlxGa1-xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，Al组分的百分含量由0％渐变为99％，具体生长工艺为：温度1000～1080℃，压力50～150torr，NH3流量为1L～8L/min，在2～4min内，Ga源和Al源做如下线性变化：三甲基镓流量由100～200umol/min线性渐变为0umol/min，同时，三甲基铝流量由0线性渐变为110～220umol/min。
优选地，其中，所述步骤(3)具体为：将步骤(2)刻蚀后的所述衬底放到磁控溅射设备中，在所述GaN层或AlxGa1-xN层上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层覆盖的所述衬底的正面上溅射10～1000nm厚的AlN层，具体溅射工艺为：功率1000～4000W，氮气80～200sccm，氧气0.1～2sccm，氩气0.1～40sccm，温度400～750℃，溅射时间为60s～800s。
优选地，其中，所述步骤(4)具体为：将步骤(3)处理后的所述衬底放入到等离子体增强化学气相淀积设备中，在所述衬底的背面沉积10～200nm厚的Si3N4或SiO2层，其中，
沉积所述Si3N4层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，NH3流量为8～15sccm/min，SiH4和N2混合气体的流量为200～500sccm，且所述混合气体中SiH4占比为5％，N2占比为95％，沉积时间为2-30min；
沉积所述SiO2层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，SiH4和N2混合气体的流量为200～600sccm，且所述混合气体中SiH4占比为5％，N2占比为95％，N2O的流量为500～1500sccm，沉积时间为2～30min。
优选地，其中，所述步骤(5)具体为：将步骤(4)处理后的所述衬底放到高温退火炉中做退火处理，其中，退火温度为1500～1800℃，退火时间为0.2～3h，退火气氛为氮气，氮气流量为100～12000sccm，退火压力为200～650torr。
优选地，其中，所述衬底为蓝宝石衬底。
优选地，其中，所述衬底是直径为2英寸的蓝宝石平面衬底且所述步骤(2)中刻蚀掉的所述GaN或AlxGa1-xN层的边缘部分的宽度为1-3mm，从而使得刻蚀后的所述GaN或AlxGa1-xN层的直径为44.8mm～48.8mm。
与现有技术相比，本发明的复合AlN模板及其制备方法具有如下有益技术效果中的一者或多者：
1、其使得质量差的溅射多晶氮化铝可以成为高质量的单晶氮化铝模板。
2、复合AlN模板可以直接在MOCVD设备中生长不同组分的铝镓氮，无需生长过度层或超晶格，且生长的铝镓氮穿透位错密度低、无裂纹。
3、通过在AlN和蓝宝石之间插入热膨胀系数小的材料层，并在衬底背面制备热膨胀系数小的材料，大大降低了蓝宝石衬底在高温退火工艺过程中的膨胀和缩小，降低了退火后AlN层的内应力，降低了与后期生长的不同组分铝镓氮的晶格失配，降低了铝镓氮表面山丘的数量。
4、其使用的溅射设备、高温退火炉均为常规高效率生产设备，因此，制造成本低，可以大批量快速生成。
附图说明
图1是在衬底正面制备GaN层或AlxGa1-xN层后的截面图。
图2是刻蚀掉所述GaN层或AlxGa1-xN层的边缘后的截面图。
图3是溅射了AlN层后的截面图。
图4是本发明的复合AlN模板的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。
为了克服现有技术所存在的问题，本发明提出一种复合AlN模板及其制备方法，其能够获得高质量的单晶氮化铝模板且制造成本低，可以大批量快速生成。
图4示出了本发明的复合AlN模板的截面图。如图4所示，本发明的复合AlN模板包括衬底1。
其中，所述衬底1优选为蓝宝石衬底。例如，所述衬底1是直径为2英寸的蓝宝石平面衬底。这样，使得制备的复合AlN模板适于制作深紫外LED芯片。
在本发明中，所述衬底1的正面设有GaN层或AlxGa1-xN层2。所述AlxGa1-xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，0％<x<99％。
其中，所述GaN层或AlxGa1-xN层2的直径小于所述衬底1的直径。优选地，所述GaN或AlxGa1-xN层2的边缘到所述衬底1的边缘的距离为1-3mm。也就是，在所述衬底1是直径为2英寸的蓝宝石平面衬底的情况下，所述GaN或AlxGa1-xN层2的直径为44.8mm～48.8mm。
并且，优选地，所述GaN层或AlxGa1-xN层2的厚度为5-20nm。
所述GaN层或AlxGa1-xN层2上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层2覆盖的所述衬底1的正面上设有AlN层3。
并且，优选地，所述AlN层3的厚度为10～1000nm。
由于GaN或AlxGa1-xN(0％<x<99％)在[0001]方向的热膨胀系数为5.59×10-6/K，与蓝宝石的热失配为34％，低于AlN和蓝宝石的热失配(78.6％)。在本发明中，通过在溅射的AlN层和蓝宝石衬底之间做较薄的GaN层或AlxGa1-xN插入层，可以显著改善AlN层和蓝宝石衬底的热失配，减小蓝宝石衬底在热膨胀和冷缩过程中对AlN层的热应力，降低退火后AlN层的压应力。
同时，GaN或AlxGa1-xN在1050℃开始分解，而AlN的分解温度高于2000℃。直接裸露于退火气氛中的GaN或AlxGa1-xN使用高于分解温度的退火工艺，会分解为Ga和N2。在本发明中，通过刻蚀掉GaN层或AlxGa1-xN层的边缘，并在表面溅射AlN，使得AlN可以完全覆盖GaN或AlxGa1-xN，从而使得在进行高温退火时可以降低GaN或AlxGa1-xN的分解。
并且，在本发明中，所述衬底1的背面设有Si3N4或SiO2层4。
优选地，所述Si3N4或SiO2层4的厚度为10～200nm。
由于Si3N4的热膨胀系数为2.7x10-6/K，SiO2的热膨胀系数为0.5×10-6/K，均远远小于蓝宝石。在本发明中，通过在蓝宝石衬底背面使用PECVD(等离子体增强化学气相淀积)工艺沉积一定厚度的Si3N4或SiO2，可以约束蓝宝石衬底在高温退火过程中的热膨胀，从而减小热膨胀和冷缩过程中对AlN层的热应力，降低退火后AlN层的压应力。
下面描述本发明的复合AlN模板的制备方法，以便于本领域技术人员能够根据本发明的描述，制备出所述复合AlN模板。
本发明的复合AlN模板的制备方法，包括以下步骤：
一、在衬底1的正面生长GaN层或AlxGa1-xN层。
其中，优选地，所述衬底1为蓝宝石衬底。例如，所述衬底1是直径为2英寸的蓝宝石平面衬底。
在所述衬底1的正面生长GaN层2时，将所述衬底1放到金属有机化学气相沉积设备中，以便在所述衬底1的正面上生长5～20nm厚的所述GaN层。
在本发明中，所述GaN层的具体生长工艺为：温度500～600℃，压力400～650torr，NH3流量为2L～10L/min，三甲基铝流量为30～150umol/min，生长时间为1.5～5min。
在所述衬底1的正面生长AlxGa1-xN层2时，将所述衬底1放到金属有机化学气相沉积设备中，以便在所述衬底1的正面上生长5～20nm厚的所述AlxGa1-xN层。所述AlxGa1-xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，0％<x<99％。
在本发明中，所述AlxGa1-xN层的具体生长工艺为：温度1000～1080℃，压力50～150torr，NH3流量为1L～8L/min，在2～4min内，Ga源和Al源做如下线性变化：三甲基镓流量由100～200umol/min线性渐变为0umol/min，同时，三甲基铝流量由0线性渐变为110～220umol/min。
通过此步骤制备出如图1所示的结构。
二、刻蚀掉所述GaN或AlxGa1-xN层2的边缘部分以部分露出所述衬底1的正面。
在本发明中，可以采用LED芯片制备中采用的任何刻蚀工艺实现对所述GaN或AlxGa1-xN层2的边缘部分的刻蚀。例如，可以采用光刻加刻蚀工艺对所述GaN或AlxGa1-xN层2的边缘部分进行刻蚀。
优选地，对于直径为2英寸的蓝宝石衬底，刻蚀掉的所述GaN或AlxGa1-xN层2的边缘部分的宽度为1-3mm，从而使得刻蚀后的所述GaN或AlxGa1-xN层2的直径为44.8mm～48.8mm。
通过此步骤制备出如图2所示的结构。
三、在所述GaN层或AlxGa1-xN层2上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层2覆盖的所述衬底1的正面上溅射AlN层3。
在本发明中，可以采用磁控溅射的方式溅射所述AlN层3。具体地，将步骤二刻蚀后的所述衬底1放到磁控溅射设备中，以便在所述GaN层或AlxGa1-xN层2上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层2覆盖的所述衬底1的正面上溅射10～1000nm厚的AlN层3。其中，所述AlN层3的厚度是均匀的。
其中，具体溅射工艺为：功率1000～4000W，氮气80～200sccm，氧气0.1～2sccm，氩气0.1～40sccm，温度400～750℃，溅射时间为60s～800s。
通过此步骤制备出如图3所示的结构。
四、在所述衬底1的背面沉积Si3N4或SiO2层4。
在本发明中，可以采用等离子体增强化学气相淀积的方式在所述衬底1的背面沉积Si3N4或SiO2层4。也就是，将步骤三处理后的所述衬底1放入到等离子体增强化学气相淀积设备中，以便于在所述衬底1的背面沉积10～200nm厚的Si3N4或SiO2层4。其中，
沉积所述Si3N4层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，NH3流量为8～15sccm/min，SiH4和N2混合气体的流量为200～500sccm，且所述混合气体中SiH4占比为5％，N2占比为95％，沉积时间为2-30min；
沉积所述SiO2层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，SiH4和N2混合气体的流量为200～600sccm，且所述混合气体中SiH4占比为5％，N2占比为95％，N2O的流量为500～1500sccm，沉积时间为2～30min。
五、整体做退火处理。
在本发明中，所述退火处理为高温退火处理。也就是，将步骤四处理后的所述衬底1放到高温退火炉中做退火处理。其中，退火温度为1500～1800℃，退火时间为0.2～3h，退火气氛为氮气，氮气流量为100～12000sccm，退火压力为200～650torr。
经过高温退火后，最终制得底层为GaN或组分渐变AlxGa1-xN，表层为低应力高质量AlN的复合AlN模板，如图4所示。
在本发明中，通过在AlN层和蓝宝石衬底之间插入一定厚度的热膨胀系数小的材料层，可以减小蓝宝石衬底在高温退火工艺中的热膨胀，进而减小因蓝宝石衬底和AlN层之间存在较大热失配而带来的内应力。此插入层减小了AlN层和蓝宝石衬底之间热失配，改善了界面结合性能，降低与后期生长铝镓氮的晶格失配。
同时，背面沉积的Si3N4或SiO2等热膨胀系数小的材料，可以大大减小蓝宝石衬底在高温退火工艺中的热膨胀，进而减小因蓝宝石衬底和AlN层之间存在较大热失配而带来的内应力。
而且，通过刻蚀工艺在GaN或AlxGa1-xN侧面制备出台阶，并在其侧面和表面完全覆盖一定厚度的溅射AlN，可以降低GaN或AlGaN在高温退火工艺中的分解。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制。本领域的技术人员，依据本发明的思想，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种复合AlN模板，其包括衬底(1)，其特征在于，所述衬底(1)的正面设有GaN层或AlxGa1-xN层(2)且所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)的直径小于所述衬底(1)的直径，所述AlxGa1- xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，0％＜x＜99％，所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)覆盖的所述衬底(1)的正面上设有AlN层(3)，所述衬底(1)的背面设有Si3N4或SiO2层(4)；
所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)的厚度为5-20nm，所述AlN层(3)的厚度为10～1000nm，所述Si3N4或SiO2层(4)的厚度为10～200nm；
所述复合AlN模板的制备方法包括以下步骤：
(1)、在衬底(1)的正面生长GaN层或AlxGa1-xN层(2)，所述AlxGa1-xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，0％＜x＜99％；
(2)、刻蚀掉所述GaN或AlxGa1-xN层(2)的边缘部分以部分露出所述衬底(1)的正面；
(3)、在所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)覆盖的所述衬底(1)的正面上溅射AlN层(3)；
(4)、在所述衬底(1)的背面沉积Si3N4或SiO2层(4)；
(5)、整体做退火处理；
所述步骤(1)具体为：
将所述衬底(1)放到金属有机化学气相沉积设备中，在所述衬底(1)的正面上生长5～20nm厚的所述GaN层，具体生长工艺为：温度500～600℃，压力400～650torr，NH3流量为2L～10L/min，三甲基铝流量为30～150umol/min，生长时间为1.5～5min；或者
将所述衬底(1)放到金属有机化学气相沉积设备中，在所述衬底(1)的正面上生长5～20nm厚的所述AlxGa1-xN层，具体生长工艺为：温度1000～1080℃，压力50～150torr，NH3流量为1L～8L/min，在2～4min内，Ga源和Al源做如下线性变化：三甲基镓流量由100～200umol/min线性渐变为0umol/min，同时，三甲基铝流量由0线性渐变为110～220umol/min；
所述步骤(3)具体为：将步骤(2)刻蚀后的所述衬底(1)放到磁控溅射设备中，在所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)覆盖的所述衬底(1)的正面上溅射10～1000nm厚的AlN层(3)，具体溅射工艺为：功率1000～4000W，氮气80～200sccm，氧气0.1～2sccm，氩气0.1～40sccm，温度400～750℃，溅射时间为60s～800s；
所述步骤(4)具体为：将步骤(3)处理后的所述衬底(1)放入到等离子体增强化学气相淀积设备中，在所述衬底(1)的背面沉积10～200nm厚的Si3N4或SiO2层(4)，其中，
沉积所述Si3N4层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，NH3流量为8～15sccm/min，SiH4和N2混合气体的流量为200～500sccm，且所述混合气体中SiH4占比为5％，N2占比为95％，沉积时间为2～30min；
沉积所述SiO2层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，SiH4和N2混合气体的流量为200～600sccm，且所述混合气体中SiH4占比为5％，N2占比为95％，N2O的流量为500～1500sccm，沉积时间为2～30min；
所述步骤(5)具体为：将步骤(4)处理后的所述衬底(1)放到高温退火炉中做退火处理，其中，退火温度为1500～1800℃，退火时间为0.2～3h，退火气氛为氮气，氮气流量为100～12000sccm，退火压力为200～650torr。
2.根据权利要求1所述的复合AlN模板，其特征在于，所述衬底(1)是直径为2英寸的蓝宝石平面衬底且所述GaN或AlxGa1-xN层(2)的直径为44.8mm～48.8mm。
3.一种复合AlN模板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、在衬底(1)的正面生长GaN层或AlxGa1-xN层(2)，所述AlxGa1-xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，0％＜x＜99％；
(2)、刻蚀掉所述GaN或AlxGa1-xN层(2)的边缘部分以部分露出所述衬底(1)的正面；
(3)、在所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)覆盖的所述衬底(1)的正面上溅射AlN层(3)；
(4)、在所述衬底(1)的背面沉积Si3N4或SiO2层(4)；
(5)、整体做退火处理。
4.根据权利要求3所述的复合AlN模板的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：
将所述衬底(1)放到金属有机化学气相沉积设备中，在所述衬底(1)的正面上生长5～20nm厚的所述GaN层，具体生长工艺为：温度500～600℃，压力400～650torr，NH3流量为2L～10L/min，三甲基铝流量为30～150umol/min，生长时间为1.5～5min；或者
将所述衬底(1)放到金属有机化学气相沉积设备中，在所述衬底(1)的正面上生长5～20nm厚的所述AlxGa1-xN层，具体生长工艺为：温度1000～1080℃，压力50～150torr，NH3流量为1L～8L/min，在2～4min内，Ga源和Al源做如下线性变化：三甲基镓流量由100～200umol/min线性渐变为0umol/min，同时，三甲基铝流量由0线性渐变为110～220umol/min。
5.根据权利要求3所述的复合AlN模板的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：将步骤(2)刻蚀后的所述衬底(1)放到磁控溅射设备中，在所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)上以及未被所述GaN层或AlxGa1-xN层(2)覆盖的所述衬底(1)的正面上溅射10～1000nm厚的AlN层(3)，具体溅射工艺为：功率1000～4000W，氮气80～200sccm，氧气0.1～2sccm，氩气0.1～40sccm，温度400～750℃，溅射时间为60s～800s。
6.根据权利要求3所述的复合AlN模板的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：将步骤(3)处理后的所述衬底(1)放入到等离子体增强化学气相淀积设备中，在所述衬底(1)的背面沉积10～200nm厚的Si3N4或SiO2层(4)，其中，
沉积所述Si3N4层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，NH3流量为8～15sccm/min，SiH4和N2混合气体的流量为200～500sccm，且所述混合气体中SiH4占比为5％，N2占比为95％，沉积时间为2～30min；
沉积所述SiO2层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，SiH4和N2混合气体的流量为200～600sccm，且所述混合气体中SiH4占比为5％，N2占比为95％，N2O的流量为500～1500sccm，沉积时间为2～30min。
7.根据权利要求3所述的复合AlN模板的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为：将步骤(4)处理后的所述衬底(1)放到高温退火炉中做退火处理，其中，退火温度为1500～1800℃，退火时间为0.2～3h，退火气氛为氮气，氮气流量为100～12000sccm，退火压力为200～650torr。
8.根据权利要求3～7中任一项所述的复合AlN模板的制备方法，其特征在于，所述衬底(1)为蓝宝石衬底。
9.根据权利要求8所述的复合AlN模板的制备方法，其特征在于，所述衬底(1)是直径为2英寸的蓝宝石平面衬底且所述步骤(2)中刻蚀掉的所述GaN或AlxGa1-xN层(2)的边缘部分的宽度为1～3mm，从而使得刻蚀后的所述GaN或AlxGa1-xN层(2)的直径为44.8mm～48.8mm。
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