CN116995165A - 一种AlN缓冲层及其制备方法、紫外LED外延片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种AlN缓冲层及其制备方法、紫外LED外延片，涉及半导体器件技术领域，该AlN缓冲层层叠于衬底上，AlN缓冲层包括：成核层、设于成核层上的第一岛状生长层、第二岛状生长层与三维岛合并层；其中，第二岛状生长层与三维岛合并层按预设周期交替层叠以将第一岛状生长层填充。本发明采用上述AlN缓冲层进行外延片的制作，可以降低缺陷和位错的密度，可以得到更好的晶体质量，可以有效的控制底层的应力快速累积，有效解决紫外外延片表面裂纹的缺陷，通过降低底层的位错和缺陷，可以减少非辐射复合，提高有源区的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种AlN缓冲层及其制备方法、紫外LED外延片。
背景技术
紫外LED(UV LED)主要应用在生物医疗、防伪鉴定、净化(水、空气等)领域、计算机数据存储和军事等方面。而且随着技术的发展,新的应用会不断出现以替代原有的技术和产品,紫外LED有着广阔的市场应用前景,如紫外LED光疗仪是未来很受欢迎的医疗器械,但是技术还处于成长期。
与GaN基蓝光LED相比，紫外LED的研制面临着许多独特的技术困难，如：高Al组分AlGaN的材料的外延生长困难，一般而言，Al组分越高，晶体质量越低，位错密度普遍在1x109-1x1010/cm2乃至更高； AlGaN材料的掺杂与GaN相比要困难得多，不论n型掺杂还是p型掺杂，随着Al组分的增加，外延层的电导率迅速降低，尤其是p－AlGaN的掺杂尤为棘手，掺杂剂Mg的激活效率低下，导致空穴不足，导电性和发光效率锐降，等等。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种AlN缓冲层及其制备方法、紫外LED外延片，旨在降低外延片中底层的位错和缺陷，减少非辐射复合，提高有源区的发光效率，以提升外延片的发光效率。
本发明的第一方面在于提供一种AlN缓冲层，所述AlN缓冲层包括依次层叠于衬底上的成核层、第一岛状生长层及周期交替结构层；
其中，所述周期交替结构层包括周期性交替层叠的第二岛状生长层和三维岛合并层，所述第二岛状生长层与所述三维岛合并层按预设周期交替层叠以将所述第一岛状生长层填充。
根据上述技术方案的一方面，所述第一岛状生长层包括若干个第一体积的第一三维岛，若干个所述第一三维岛以第一密度进行排布。
根据上述技术方案的一方面，每个周期中的所述第二岛状生长层均包括若干个第二体积的第二三维岛，若干个所述第二三维岛以第二密度进行排布；
其中，所述第一体积大于所述第二体积，所述第一密度小于所述第二密度。
根据上述技术方案的一方面，所述周期交替结构层用于填平若干个所述第一三维岛之间的间隙；
在所述周期交替结构层的每个周期中，所述三维岛合并层用于填平若干个所述第二三维岛之间的间隙。
根据上述技术方案的一方面，所述第一岛状生长层的厚度为160nm-240nm，每个所述第二岛状生长层的厚度为80nm/X-120nm/X，每个所述三维岛合并层的厚度为240nm/X-360nm/X；
其中，X为所述周期交替结构层的周期数。
根据上述技术方案的一方面，2≤X≤6，X为正整数。
本发明的第二方面在于提供一种AlN缓冲层的制备方法，所述制备方法用于制备上述技术方案当中所述的AlN缓冲层，所述制备方法包括：
将衬底放置于MOCVD设备的反应腔中，向所述反应腔中通入TMAl与NH3，以在所述衬底上生长得到成核层；
设定初始生长温度与初始生长压力，停止向所述反应腔内通入TMAl，以在所述成核层上生长得到第一岛状生长层；
提高所述生长温度、降低所述生长压力与降低所述NH3的通入量，以在所述第一岛状生长层上生长得到第二岛状生长层；
继续提高所述生长温度与降低所述NH3的通入量，保持生长压力不变，以在所述第二岛状生长层上生长得到三维岛合并层；
循环改变所述生长温度、生长压力与NH3的通入量多次，得到多周期的第二岛状生长层与三维岛合并层，以得到层叠于所述衬底上的AlN缓冲层。
根据上述技术方案的一方面，在生长所述第一岛状生长层时，所述初始生长温度为850℃-950℃，所述初始生长压力为100mbar-200mbar；
在生长所述第二岛状生长层时，将生长温度调节至1050℃-1150℃，将生长压力调节至50mbar-100mbar；
在生长所述三维岛合并层时，将生长温度调节至1200℃-1300℃，并保持生长压力不变。
根据上述技术方案的一方面，在生长所述第一岛状生长层时，NH3的通入流量为15L-20L；
在生长所述第二岛状生长层时，NH3的通入流量为5L-10L；
在生长所述三维岛合并层时，NH3的通入流量为0.5L-1L。
本发明的第三方面在于提供一种紫外LED外延片，所述紫外LED外延片包括上述技术方案当中所述的AlN缓冲层。
与现有技术相比，本发明所示的AlN缓冲层及其制备方法、紫外LED外延片，有益效果在于：
在进行LED外延片制作的过程中，采用本发明当中提供的AlN缓冲层并层叠于衬底上进行LED外延片的制作，所示的AlN缓冲层通过设置第一岛状生长层，以及在第一岛状生长层之间填充交替层叠的第二岛状生长层与三维岛合并层，采用如此方式形成的ALN缓冲层，可以降低缺陷和位错的密度，可以得到更好的晶体质量，可以有效的控制底层的应力快速累积，有效解决紫外外延片表面裂纹的缺陷，通过降低底层的位错和缺陷，可以减少非辐射复合，提高有源区的发光效率。
附图说明
本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
图1为本发明一实施例当中所示AlN缓冲层的结构示意图；
图2为本发明一实施例当中所示AlN缓冲层中的部分结构示意图；
图3为本发明一实施例当中所示AlN缓冲层的制备方法的流程示意图；
附图符号说明：
AlN缓冲层10、成核层11、第一岛状生长层12、第一三维岛121、第二岛状生长层13、第二三维岛131、三维岛合并层14。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1与图2，本发明的第一方面在于提供一种AlN缓冲层，所述AlN缓冲层10包括依次层叠于所述衬底上的成核层11、第一岛状生长层12及周期交替结构层；
其中，所述周期交替结构层包括周期性交替层叠的第二岛状生长层13和三维岛合并层14，所述第二岛状生长层13与所述三维岛合并层14按预设周期交替层叠以将所述第一岛状生长层12填充。
进一步地，所述第一岛状生长层12包括若干个第一体积的第一三维岛121，若干个所述第一三维岛121以第一密度进行排布。
进一步地，每个周期中的所述第二岛状生长层13均包括若干个第二体积的第二三维岛131，若干个所述第二三维岛131以第二密度进行排布；
其中，所述第一体积大于所述第二体积，所述第一密度小于所述第二密度。
进一步地，所述周期交替结构层用于填平若干个所述第一三维岛121之间的间隙；
在所述周期交替结构层的每个周期中，所述三维岛合并层14用于填平若干个所述第二三维岛131之间的间隙。
进一步地，所述第一岛状生长层12的厚度为160nm-240nm，每个所述第二岛状生长层13的厚度为80nm/X-120nm/X，每个所述三维岛合并层14的厚度为240nm/X-360nm/X；
其中，X为所述周期交替结构层的周期数。
进一步地，2≤X≤6，X为正整数。
请参阅图3，本发明的第二方面在于提供一种AlN缓冲层的制备方法，所述制备方法用于制备上述技术方案当中所述的AlN缓冲层10，所述制备方法包括步骤S1-步骤S5：
步骤S1，将衬底放置于MOCVD设备的反应腔中，向所述反应腔中通入TMAl与NH3，以在所述衬底上生长得到成核层；
步骤S2，设定初始生长温度与初始生长压力，停止向所述反应腔内通入TMAl，以在所述成核层上生长得到第一岛状生长层；
步骤S3，提高所述生长温度、降低所述生长压力与降低所述NH3的通入量，以在所述第一岛状生长层上生长得到第二岛状生长层；
步骤S4，继续提高所述生长温度与降低所述NH3的通入量，保持生长压力不变，以在所述第二岛状生长层上生长得到三维岛合并层；
步骤S5，循环改变所述生长温度、生长压力与NH3的通入量多次，得到多周期的第二岛状生长层与三维岛合并层，以得到层叠于所述衬底上的AlN缓冲层。
进一步地，在生长所述第一岛状生长层时，所述初始生长温度为850℃-950℃，所述初始生长压力为100mbar-200mbar；
在生长所述第二岛状生长层时，将生长温度调节至1050℃-1150℃，将生长压力调节至50mbar-100mbar；
在生长所述三维岛合并层时，将生长温度调节至1200℃-1300℃，并保持生长压力不变。
进一步地，在生长所述第一岛状生长层时，NH3的通入流量为15L-20L；
在生长所述第二岛状生长层时，NH3的通入流量为5L-10L；
在生长所述三维岛合并层时，NH3的通入流量为0.5L-1L。
本发明的第三方面在于提供一种紫外LED外延片，所述紫外LED外延片包括上述技术方案当中所述的AlN缓冲层。
与现有技术相比，采用本发明所示的AlN缓冲层及其制备方法、紫外LED外延片，有益效果在于：
在进行LED外延片制作的过程中，采用本发明当中提供的AlN缓冲层并层叠于衬底上进行LED外延片的制作，所示的AlN缓冲层通过设置第一岛状生长层，以及在第一岛状生长层之间填充交替层叠的第二岛状生长层与三维岛合并层，采用如此方式形成的ALN缓冲层，可以降低缺陷和位错的密度，可以得到更好的晶体质量，可以有效的控制底层的应力快速累积，有效解决紫外外延片表面裂纹的缺陷，通过降低底层的位错和缺陷，可以减少非辐射复合，提高有源区的发光效率。
实施例一
请再次参阅图1与图2，本发明的第一实施例提供了一种AlN缓冲层，该缓冲层用于LED外延片中以制作LED芯片，该AlN缓冲层10用于设置于衬底上，其中，衬底为优选硅衬底，即Si衬底。
在本实施例当中，AlN缓冲层10包括：
依次层叠于所述衬底上的成核层11、第一岛状生长层12及周期交替结构层；
其中，所述周期交替结构层包括周期性交替层叠的第二岛状生长层13和三维岛合并层14，所述第二岛状生长层13与所述三维岛合并层14按预设周期交替层叠以将所述第一岛状生长层12填充。
在本实施例当中，第一岛状生长层12包括若干个第一体积的第一三维岛121，若干个第一三维岛121以第一密度进行排布，相邻第一三维岛121之间形成岛间隙。周期交替结构层包括周期性交替层叠的第二岛状生长层13与三维岛合并层14，每个周期中的第二岛状生长层13均包括若干个第二体积的第二三维岛131，若干个第二三维岛131以第二密度进行排布。
需要说明的是，第一三维岛121的第一体积大于第二三维岛131的第二体积，第一三维岛121的第一密度小于第二三维岛131的第二密度。
具体而言，第一三维岛121与第二三维岛131均呈岛状生长结构，由下至上逐渐收缩合拢，即由靠近衬底的一侧朝向远离衬底的一侧逐渐收缩合拢，且由于第一三维岛121相较于第二三维岛131的体积更大、密度更小，则相邻第一三维岛121之间的岛间隙更大，相邻第一三维岛121之间的岛间隙能够容纳第二岛状生长层13中的第二三维岛131，以及用于将多个周期的第二岛状生长层13进行合并的三维岛合并层14。
更为具体的，第二岛状生长层13与三维岛合并层14交替层叠以将第一岛状生长层12填充，具体是每个周期中第二岛状生长层13中的第二三维岛131与三维岛合并层14交替层叠于相邻第一三维岛121之间的岛间隙内，从而将相邻第一三维岛121之间的岛间隙填充，以使AlN缓冲层10远离衬底的一侧具有较为平整的表面，从而便于在AlN缓冲层10上远离衬底的一侧表面进行外延结构的制作。
其中，由于第一三维岛121由下至上逐渐收缩合拢，则相邻第一三维岛121之间的岛间隙也由下至上逐渐增大，因此，每个周期的第二岛状生长层13中，第二三维岛131的数量随第一三维岛121的高度递增而递增，从而通过多周期的第二三维岛131及其三维岛合并层14将第一三维岛121之间的岛间隙填充至齐平。
其中，第一岛状生长层的厚度为200nm，每个周期的第二岛状生长层13的厚度为100nm/X，每一周期的三维岛合并层14的厚度为300nm/X；且X为所述周期交替结构层的周期数。
示例而言，当周期交替结构层的周期数X为5时，则每一周期的第二岛状生长层13的厚度为20nm，每一周期的三维岛合并层14的厚度为60nm。
在进行LED外延片制作的过程中，采用本实施例当中提供的AlN缓冲层10并层叠于衬底上进行LED外延片的制作，通过提供低密度大体积三维+高密度小体积三维+三维合并的AlN缓冲层10，通过这种方式，可以降低缺陷和位错的密度，可以得到更好的晶体质量；经过大小三维的形式，可以有效的控制底层的应力快速累积，有效解决紫外外延片表面裂纹的缺陷；通过降低底层的位错和缺陷，可以减少非辐射复合，提高有源区的发光效率。
请再次参阅图3，本实施例当中还提供了一种AlN缓冲层的制备方法，用于制备上述的AlN缓冲层10，本实施例当中所示的AlN缓冲层的制备方法，包括以下步骤S1-步骤S5：
步骤S1，将衬底放置于MOCVD设备的反应腔中，向所述反应腔中通入TMAl与NH3，以在所述衬底上生长得到成核层。
其中，在进行成核层11的制作时，在Si衬底上生长AlN成核层，具体是在MOCVD设备的MOCVD反应腔里进行制备。
具体而言，将Si衬底放入MOCVD反应腔中，向反应腔内通入TMAl（三甲基铝）和NH3（氨气），通过化学气相沉积法在Si衬底的表面制备AlN薄膜，从而得到AlN成核层。
在本实施例当中，AlN成核层的生长厚度约10nm，该AlN成核层的主要作用是为后续的三维生长与二维生长建立基础生长条件。
步骤S2，设定初始生长温度与初始生长压力，停止向所述反应腔内通入TMAl，以在所述成核层上生长得到第一岛状生长层。
其中，初始生长温度为950℃，初始生长压力为200mbar。
具体而言，在AlN成核层上生长第一岛状生长层12时，设定初始生长温度为950℃，设定NH3的通入流量为20L，设定初始生长压力为200mbar，经过反应，在AlN成核层上形成第一岛状生长层。
在本实施例当中，第一岛状生长层11的厚度为200nm，在此生长条件下，经过当前制程的AlN缓冲层10的反射率曲线呈现阶段下降的趋势并达到最低点。
步骤S3，提高所述生长温度、降低所述生长压力与降低所述NH3的通入量，以在所述第一岛状生长层上生长得到第二岛状生长层。
其中，在生长得到第一岛状生长层12之后，需要对生长温度、生长压力与NH3的通入流量进行调整，从而在第一岛状生长层12上形成第二岛状生长层，且第二岛状生长层填充于第一岛状生长层12的相邻第一三维岛121之间。
具体而言，将生长第一岛状生长层12时的生长温度由950℃提高至1100℃，将生长第一岛状生长层12时的生长压力由200mbar降低至50mbar，并将NH3的通入流量由20L降低至10L，经过反应，在第一岛状生长层12上形成第二岛状生长层13周期交替结构层中第一周期的第二岛状生长层，第二岛状生长层的第二三维岛131填充于相邻第一三维岛121之间的岛间隙内。
步骤S4，继续提高所述生长温度与降低所述NH3的通入量，保持生长压力不变，以在所述第二岛状生长层上生长得到三维岛合并层。
其中，在生长得到周期交替结构层中第二岛状生长层13第一周期的第二岛状生长层后，需要再次对生长温度与NH3的通入流量进行调整，从而在第一周期的第一岛状生长层12上形成第一周期的三维岛合并层，三维岛合并层填充于第一岛状生长层12的相邻第一三维岛121之间，且三维岛合并层将第二岛状生长层填充。
具体而言，将生长第二岛状生长层时的生长温度由1100℃提升至1250℃，将生长第二岛状生长层时NH3的通入流量由10L降低至1L，经过反应，在第一周期的第一岛状生长层上形成第一周期的三维岛合并层，三维岛合并层将第二岛状生长层中相邻第二三维岛131之间的岛间隙填充。
步骤S5，循环改变所述生长温度、生长压力与NH3的通入量多次，得到多周期的第二岛状生长层与三维岛合并层，以得到层叠于所述衬底上的AlN缓冲层。
其中，第二岛状生长层13与三维岛合并层14为5个周期循环，即首先形成第一周期的第二岛状生长层，再形成第一周期的三维岛合并层，再依次交替形成另外4个周期的第二岛状生长层与三维岛合并层，5个周期循环共计10个子层，即填充于第一岛状生长层12相邻第一三维岛121之间的第二岛状生长层与三维岛合并层14共计10个子层，从而得到层叠于衬底上的AlN缓冲层10。
本实施例当中还提供了一种紫外LED外延片，本实施例当中所示的紫外LED外延片包括衬底，以及本实施例当中提供的AlN缓冲层10。
在本实施例当中，紫外LED外延片还包括：
依次层叠于AlN缓冲层10上的AlGaN过渡层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层与P型半导体层。
其中，所述N型半导体层为N型掺杂的AlxGa1-xN层。所述有源层为生长的量子阱层和量子垒层，量子阱层的组分为AlGaN，量子垒层的组分同样为AlGaN，由于量子阱层中的Al组分会影响外延片的发光波长，因此量子阱的Al组分均值低于量子垒的Al组分。
在本实施例当中，N型半导体层在1100℃的条件下生长，生长的厚度为2μm，其中，Al组分为50%，N型半导体层的掺杂剂为Si，Si掺杂浓度1x1019atoms/cm3。
其中，所述有源层为多个循环的交替生长的量子阱和量子垒结构。在其它一些可行的实施例当中，有源层还可以为单个循环的量子阱和量子垒结构。
在本实施例当中，有源层为交替生长的AlGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，由于AlGaN量子阱层中的Al组分会影响到LED外延片的发光波长，因此AlGaN量子阱层中的Al组分要低于AlGaN量子垒层中的Al组分。进一步的，有源层采用5个周期循环生长，有源层的生长温度为1080℃，每一周期中AlGaN量子阱层的厚度为2nm，Al组分为35%，每一周期中AlGaN量子垒层的厚度为12nm，Al组分为50%。
其中，所述电子阻挡层位于有源层和P型半导体层之间，电子阻挡层的材料为AlyGa1-yN，电子阻挡层中Al组分均高于量子阱层、量子垒层的Al组分。
在本实施例当中，在生长电子阻挡层时，电子阻挡层的生长温度为1100℃，电子阻挡层的生长厚度为25nm，Al组分为65%。
其中，所述P型半导体层为P型掺杂的AlzGa1-zN层。
在本实施例当中，在生长P型半导体层时，P型半导体层的掺杂剂为Mg，P型半导体层中的Al组分为30%，P型半导体层的厚度为200nm，Mg的掺杂浓度为5x1019atoms/cm3。
本实施例当中还提供了一种紫外LED芯片，包括本实施例当中提供的紫外LED外延片，以及设置于紫外LED外延片上的芯片结构。
采用本实施例当中所示的AlN缓冲层制作紫外LED外延片，以及通过对紫外LED外延片进行芯片制作得到紫外LED芯片，可以降低缺陷和位错的密度，可以得到更好的晶体质量；经过大小三维的形式，可以有效的控制底层的应力快速累积，有效解决紫外外延片表面裂纹的缺陷；通过降低底层的位错和缺陷，可以减少非辐射复合，提高有源区的发光效率，最终提升了芯片的发光效率。
实施例二
本发明的第二实施例同样提供了一种AlN缓冲层，本实施例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
本实施例当中所示的AlN缓冲层10，周期交替结构层中，第二岛状生长层13与三维岛合并层14按照2个周期交替层叠，以将第一岛状生长层12中相邻第一三维岛121之间的岛间隙填充。
实施例三
本发明的第三实施例同样提供了一种AlN缓冲层，本实施例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
本实施例当中所示的AlN缓冲层10，周期交替结构层中，第二岛状生长层13与三维岛合并层14按照3个周期交替层叠，以将第一岛状生长层12中相邻第一三维岛121之间的岛间隙填充。
实施例四
本发明的第四实施例同样提供了一种AlN缓冲层，本实施例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
本实施例当中所示的AlN缓冲层10，周期交替结构层中，第二岛状生长层13与三维岛合并层14按照4个周期交替层叠，以将第一岛状生长层12中相邻第一三维岛121之间的岛间隙填充。
实施例五
本发明的第五实施例同样提供了一种AlN缓冲层，本实施例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
本实施例当中所示的AlN缓冲层10，周期交替结构层中，第二岛状生长层13与三维岛合并层14按照6个周期交替层叠，以将第一岛状生长层12中相邻第一三维岛121之间的岛间隙填充。
实施例六
本发明的第六实施例同样提供了一种AlN缓冲层，本实施例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
生长第一岛状生长层12时的生长温度为850℃，生长压力为200mbar，NH3的通入流量为20L。
实施例七
本发明的第七实施例同样提供了一种AlN缓冲层，本实施例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
生长第一岛状生长层12时的生长温度为950℃，生长压力为100mbar，NH3的通入流量为20L。
实施例八
本发明的第八实施例同样提供了一种AlN缓冲层，本实施例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
生长第二岛状生长层13时的生长温度为1050℃，生长压力为100mbar，NH3的通入流量为10L。
实施例九
本发明的第九实施例同样提供了一种AlN缓冲层，本实施例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
生长第二岛状生长层13时的生长温度为1150℃，生长压力为50mbar，NH3的通入流量为10L。
实施例十
本发明的第十实施例同样提供了一种AlN缓冲层，本实施例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
生长三维岛合并层14的生长温度为1250℃，生长压力为100mbar，NH3的通入流量为1L。
对比例一
第一对比例同样提供了一种AlN缓冲层，第一对比例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
生长成核层11、第一岛状生长层12、第二岛状生长层13与三维岛合并层14时的生长温度一致。
生长成核层11、第一岛状生长层12、第二岛状生长层13与三维岛合并层14时的生长温度均为950℃。
对比例二
第二对比例同样提供了一种AlN缓冲层，第二对比例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
生长成核层11、第一岛状生长层12、第二岛状生长层13与三维岛合并层14时的生长压力一致。
生长成核层11、第一岛状生长层12、第二岛状生长层13与三维岛合并层14时的生长压力均为50bamr。
对比例三
第三对比例同样提供了一种AlN缓冲层，第三对比例当中所示的AlN缓冲层10与第一实施例当中所示的AlN缓冲层10的结构基本相似，不同之处在于：
生长成核层11、第一岛状生长层12、第二岛状生长层13与三维岛合并层14时NH3的通入流量一致。
生长成核层11、第一岛状生长层12、第二岛状生长层13与三维岛合并层14时NH3的通入流量均为20L。
表1为本发明第一实施例至第十实施例以及第一对比例至第三对比例的参数对比表。
表1
根据第一实施例至第十实施例以及第一对比例至第三对比例可知，AlN缓冲层10中，第一岛状生长层12、第二岛状生长层13需要采用高温生长方式进行生长，低温生长不利于岛状生长层的合并，以及NH3需要采用较低的通入流量，较高的通入流量不利于岛状生长层的合并，当采用较高的生长温度与较低的NH3的通入流量进行AlN缓冲层10的生长时，能够有效提升AlN缓冲层10的性能，从而更多的降低外延片中底层的位错和缺陷，减少非辐射复合，提高有源区的发光效率，以提升外延片的发光效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种AlN缓冲层，其特征在于，所述AlN缓冲层包括依次层叠于衬底上的成核层、第一岛状生长层及周期交替结构层；
其中，所述周期交替结构层包括周期性交替层叠的第二岛状生长层和三维岛合并层，所述第二岛状生长层与所述三维岛合并层按预设周期交替层叠以将所述第一岛状生长层填充。
2.根据权利要求1所述的AlN缓冲层，其特征在于，所述第一岛状生长层包括若干个第一体积的第一三维岛，若干个所述第一三维岛以第一密度进行排布。
3.根据权利要求2所述的AlN缓冲层，其特征在于，每个周期中的所述第二岛状生长层均包括若干个第二体积的第二三维岛，若干个所述第二三维岛以第二密度进行排布；
其中，所述第一体积大于所述第二体积，所述第一密度小于所述第二密度。
4.根据权利要求3所述的AlN缓冲层，其特征在于，所述周期交替结构层用于填平若干个所述第一三维岛之间的间隙；
在所述周期交替结构层的每个周期中，所述三维岛合并层用于填平若干个所述第二三维岛之间的间隙。
5.根据权利要求1-4任一项所述的AlN缓冲层，其特征在于，所述第一岛状生长层的厚度为160nm-240nm，每个所述第二岛状生长层的厚度为80nm/X-120nm/X，每个所述三维岛合并层的厚度为240nm/X-360nm/X；
其中，X为所述周期交替结构层的周期数。
6.根据权利要求5所述的AlN缓冲层，其特征在于，2≤X≤6，X为正整数。
7.一种AlN缓冲层的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1-6任一项所述的AlN缓冲层，所述制备方法包括：
将衬底放置于MOCVD设备的反应腔中，向所述反应腔中通入TMAl与NH3，以在所述衬底上生长得到成核层；
设定初始生长温度与初始生长压力，停止向所述反应腔内通入TMAl，以在所述成核层上生长得到第一岛状生长层；
提高所述生长温度、降低所述生长压力与降低所述NH3的通入量，以在所述第一岛状生长层上生长得到第二岛状生长层；
继续提高所述生长温度与降低所述NH3的通入量，保持生长压力不变，以在所述第二岛状生长层上生长得到三维岛合并层；
循环改变所述生长温度、生长压力与NH3的通入量多次，得到多周期的第二岛状生长层与三维岛合并层，以得到层叠于所述衬底上的AlN缓冲层。
8.根据权利要求7所述的AlN缓冲层的制备方法，其特征在于，在生长所述第一岛状生长层时，所述初始生长温度为850℃-950℃，所述初始生长压力为100mbar-200mbar；
在生长所述第二岛状生长层时，将生长温度调节至1050℃-1150℃，将生长压力调节至50mbar-100mbar；
在生长所述三维岛合并层时，将生长温度调节至1200℃-1300℃，并保持生长压力不变。
9.根据权利要求7所述的AlN缓冲层的制备方法，其特征在于，在生长所述第一岛状生长层时，NH3的通入流量为15L-20L；
在生长所述第二岛状生长层时，NH3的通入流量为5L-10L；
在生长所述三维岛合并层时，NH3的通入流量为0.5L-1L。
10.一种紫外LED外延片，其特征在于，所述紫外LED外延片包括权利要求1-6任一项所述的AlN缓冲层。
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