適用于高頻SAW器件高品質(zhì)AIN薄膜研究與表征.pdf

1、隨著通訊系統(tǒng)和其他相關(guān)系統(tǒng)高速發(fā)展，聲表面波的應(yīng)用頻率也進(jìn)入了高頻(5GHz以上)時(shí)代，相比于氧化鋅、鈮酸鋰等普遍使用的壓電薄膜材料SAW傳播速度均低于6000m/s，氮化鋁在所有非鐵電性材料中，它的SAW傳播速度是最快的，(100)AlN薄膜的聲表面波的傳播速度高達(dá)11354m/s，與金剛石的聲速(18000m/s)最為接近，因此本課題對(duì)射頻磁控濺射法制備晶格排布均勻、納米級(jí)AlN薄膜進(jìn)行了研究和分析，同時(shí)為了滿足微電子集成制造工藝批

2、量生產(chǎn)聲表面波器件的需求，研究了在大面積的Si襯底上制備均勻平坦低缺陷的AlN薄膜工藝。
　　薄膜的沉積理論證明:在Si的金剛石結(jié)構(gòu)上沉積AlN存在著一系列的缺陷和難題:
　　1.通過射頻磁控濺射沉積薄膜的過程必定存在著升溫和降溫的過程，而Si和AlN的熱膨脹系數(shù)的不同，不可避免的要面對(duì)熱失配的問題，同時(shí)薄膜的各向異性的熱膨脹系數(shù)使的(100)AlN/(100)Si體系的熱失配問題更加復(fù)雜化，本課題創(chuàng)新的提出兩步法（低溫成核

3、高溫沉積）的方法來改善熱失配的問題。
　　2.在射頻磁控濺射沉積薄膜時(shí)，由于在襯底表面原子排列的錯(cuò)序，存在單原子臺(tái)階，使得臺(tái)階雙側(cè)生長(zhǎng)呈現(xiàn)出一個(gè)原子的錯(cuò)序，從而出現(xiàn)Al-Al鍵或者N-N鍵的反相疇問題，通過理論研究提出采用退火使得原子重新排列的方法來改善反相疇的問題。
　　為了解決上述難題，本論文提出射頻磁控濺射兩步法（低溫成核高溫沉積）和退火的制備工藝，并開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，主要實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.采用射頻磁

4、控濺射設(shè)備，在N型(100)Si襯底沉積(100)擇優(yōu)取向AlN薄膜，并且研究了氮?dú)灞取R射功率和工作壓強(qiáng)等工藝參數(shù)對(duì)(100)擇優(yōu)取向AlN薄膜的結(jié)晶性和表面形貌的影響。
　　2.采用兩步法（低溫成核高溫沉積）和熱退火的方法改善熱失配和反相疇等缺陷制備高品質(zhì)低缺陷的(100)擇優(yōu)取向的AlN薄膜。結(jié)果表明兩步法工藝制備的AlN薄膜的擇優(yōu)取向明顯高于常規(guī)工藝，表面粗糙度也由6.4nm降低到2.1nm。
　　3.在上述優(yōu)化的射