適合于聲表面波器件的雙晶向AlN薄膜的制備研究.pdf

1、隨著電子通訊設(shè)備信息處理量的日益增大，通訊載波頻率必須向GHz或更高水平發(fā)展，因而多層膜結(jié)構(gòu)聲表面波(SAW)器件正因其高頻特性而備受學(xué)者關(guān)注。(100)AlN由于具有高聲速，(002)AlN具有高的機(jī)電耦合系數(shù)，結(jié)合以上兩種晶向AlN薄膜的優(yōu)點(diǎn)制備多層膜結(jié)構(gòu)，利用該結(jié)構(gòu)制成的SAW器件可以滿足器件高頻特性的需要。本文通過優(yōu)化工藝，制備優(yōu)質(zhì)(100)和(002)AlN薄膜，將兩種晶向AlN薄膜結(jié)合，制備出適合于SAW器件的多層AlN薄膜

2、結(jié)構(gòu)。
　　本文介紹了SAW器件概念、結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀提出本文立論依據(jù)及主要工作。介紹了AlN薄膜的晶體結(jié)構(gòu)等基本知識(shí)，AlN薄膜的常用制備手段和濺射參量，簡(jiǎn)述了AlN作為一種新型薄膜材料的應(yīng)用及展望。開展了以下研究工作:
　　首先，選用射頻磁控濺射制備(100)AlN薄膜，研究氮?dú)灞?濺射功率和工作壓強(qiáng)等工藝條件對(duì)AlN薄膜質(zhì)量的影響。結(jié)果表明在純氮?dú)鈼l件下濺射功率為150W，工作壓強(qiáng)為1.0

3、Pa時(shí)為最佳制備(100)AlN薄膜工藝參數(shù)。此外，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)襯底溫度300℃時(shí)可獲得良好擇優(yōu)取向，再進(jìn)行原位氮?dú)鈿夥胀嘶?h后可有效改善薄膜結(jié)晶性和緩解薄膜應(yīng)力，可制備出優(yōu)質(zhì)(100)AlN薄膜。
　　第二，為了解決難以在(100)AlN上直接沉積(002)AlN的難題，考慮在兩種晶向AlN之間添加Al緩沖層作為過渡。并將有無Al緩沖層對(duì)(002)AlN質(zhì)量的影響進(jìn)行對(duì)比。此外，將Al緩沖層濺射時(shí)間對(duì)(002)AlN薄膜質(zhì)量的影

4、響進(jìn)行研究，結(jié)果表明:成膜后的Al膜上的(002)AlN相對(duì)于成膜前Al膜上的(002)AlN有更好的結(jié)晶性和更低的表面粗糙度，而且隨著Al緩沖層濺射時(shí)間的增加，有助于改善(002)AlN薄膜結(jié)晶性和薄膜應(yīng)力的釋放，獲得了理想的(002)AlN/Al/Si多層膜結(jié)構(gòu)。
　　第三，基于優(yōu)化得到的(100)AlN薄膜作為襯底，結(jié)合可行的理論依據(jù)將(002)AlN/Al工藝沉積在(100)AlN薄膜襯底上來，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)出(002)Al