靶基距对反应溅射AlN薄膜微结构和性能的影响

采用射频(RF)磁控反应溅射法在Si基底上制备了氮化铝(AlN)薄膜,利用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米力学测试系统研究靶基距对AlN薄膜取向性、微结构、形貌和力学性能的影响。结果表明,靶基距较大时,形成的AlN薄膜为非晶态,薄膜表面较疏松;随着靶基距的减少,AlN薄膜变为多晶态,且具有(100)择优取向;随着靶基距的进一步减少,薄膜结晶质量变好,晶粒变大,薄膜变得更致密,择优取向也由(100)逐渐向(002)转变;靶基距较小时,AlN压电薄膜与基底结合得更牢固,而压电薄膜与基底结合的紧密程度对多层膜声表面波(SAW)器件性能优劣的影响至关重要。     

声体波微波延迟线用AlN薄膜制备研究

采用中频磁控溅射法在z轴石英基片上制备了(002)择优取向的AlN薄膜。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)表征了AlN薄膜的择优取向和表面形貌。结果表明,溅射功率、氮气流量、氩等离子清洗对AlN薄膜的择优取向有显著影响。将该方法制备的AlN薄膜应用于声体波微波延迟线,研制出频率为4.2~4.4GHz的声体波微波延迟线,其延迟时间为361ns,插入损耗为-57.3~-60.4dB,3次渡越抑制为28.6dB,直通信号抑制为52.7dB。     

FBAR用氮化铝压电薄膜研究

介绍了FBAR用复合氮化铝(AlN)压电薄膜的制作方法。采用双S枪中频(40kHz)磁控反应性溅射铝靶制作出了AlN压电薄膜。采用双S枪直流(DC)磁控溅射钼(Mo)靶制作出了Mo电极薄膜。对AlN压电薄膜、Mo电极薄膜进行了X线衍射(XRD)分析,结果表明,AlN压电薄膜(002)面、Mo薄膜(110)面择优取向优良。对?4″Si基AlN压电薄膜进行了膜厚测试,结果表明,其膜厚均匀性优于±0.5%。对?4″Si基AlN压电薄膜、Mo薄膜进行了应力测试,结果表明,其应力分别在-100~+100 MPa及-150~+220 MPa;对?4″Si基Mo/AlN/Mo/AlN复合压电薄膜应力进行了应力测试,结果表明,其应力低达-71.518 5 MPa。对?4″Si基AlN压电薄膜进行了化学成分分析,结果表明,其Al∶N原子比为51.8∶48.2。     

FBAR用氮化铝压电薄膜研究

介绍了FBAR用复合氮化铝(AlN)压电薄膜的制作方法。采用双S枪中频(40 kHz)磁控反应性溅射铝靶制作出了AlN压电薄膜。采用双S枪直流(DC)磁控溅射钼(Mo)靶制作出了Mo电极薄膜。对AlN压电薄膜、Mo电极薄膜进行了X线衍射(XRD)分析,结果表明,AlN压电薄膜(002)面、Mo薄膜(110)面择优取向优良。对4″Si基AlN压电薄膜进行了膜厚测试,结果表明,其膜厚均匀性优于±0.5%。对4″Si基AlN压电薄膜、Mo薄膜进行了应力测试,结果表明,其应力分别在-100~+100 MPa及-150~+220 MPa;对4″Si基Mo/AlN/Mo/AlN复合压电薄膜应力进行了应力测试,结果表明,其应力低达-71.518 5 MPa。对4″Si基AlN压电薄膜进行了化学成分分析,结果表明,其Al∶N原子比为51.8∶48.2。     

(100)取向AlN薄膜的制备及其压电性能研究

采用射频磁控溅射法,在Si(100)衬底(含Au导电层)上制备了(100)取向的AlN薄膜并研究了工作压强和溅射功率对制备的AlN薄膜性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)分析了薄膜结构特性,结果表明,在一定范围内,工作压强的增加和溅射功率的减小更有利于AlN(100)晶面择优取向的生长。利用压电力显微镜(PFM)对AlN薄膜的形貌和压电性能进行了表征,发现(100)择优取向的AlN薄膜的压电性主要表现在薄膜面内方向上。     

Si(111)和Si(100)衬底上磁控反应溅射制备AlN薄膜

采用射频磁控反应溅射法在Si(111)和Si(100)两种衬底上制备了AlN薄膜,用X射线衍射(XRD)对AlN薄膜进行了表征,研究了衬底Si(111)、Si(100)取向以及N2百分比对AlN(002)薄膜c-轴择优取向的影响。实验结果表明,Si(100)较适合生长c-轴择优取向AlN薄膜,而且N2百分比为40%时,AlN薄膜的c-轴取向最好,具有尖锐的XRD峰,此时对应于AlN(002)晶向。计算了(002)取向AlN和两种Si衬底的失配度,Si(111)面与AlN(002)面可归结为正三角形晶系之间的匹配,失配度为23.5%;而Si(100)面与AlN(002)面可归结为正方形晶系与正三角形晶系之间的匹配,失配度为0.8%,可以认为完全共格。理论分析和实验结果相符。     

不同择优取向的ZnO薄膜的制备

采用射频磁控溅射法在载玻片上制备了不同择优取向的ZnO薄膜。结果表明,溅射功率在100~380 W范围内制备的ZnO薄膜呈(101)择优取向性,当功率上升至550 W时,薄膜则为(100)取向;基片温度升高有利于(002)面的生长,当基片温度为250℃时,在溅射功率为200 W时即可制得(002)面择优取向的薄膜。热处理温度的提高有助于(100)和(101)面的择优取向,而对(002)面的取向不利。同时,该文对ZnO薄膜不同择优取向生长的机制进行了探讨。     

溅射功率对AlN薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)基片上制备了AlN薄膜,利用X线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)对不同溅射功率下制备的AlN薄膜的结构及形貌进行了分析表征。结果表明:在一定范围内,随着溅射功率的增大,薄膜厚度增加,晶粒逐渐长大,表面粗糙度也随之增大;AlN(002)择优取向改善明显,120W时达到最佳。     

溅射功率对AlN/ZnO薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法以ZnO为缓冲层在Si衬底上制备了AlN/ZnO薄膜。利用台阶仪、X线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)对不同溅射功率下制备的AlN/ZnO薄膜的厚度、结构及表面形貌进行测试表征。结果表明,不同溅射功率下生长的AlN薄膜都沿(002)择优生长,且随着功率的增大,薄膜的沉积速率增加,晶粒长大,AlN薄膜的(002)取向性变好。同时还利用扫描电子显微镜(SEM)对在优化工艺下制得AlN/ZnO薄膜断面的形貌进行表征,结果显示AlN薄膜呈柱状生长。     

直流磁控反应溅射制备硅基AIN薄膜

采用直流磁控反应溅射法,在Si(100)和Pt/Ti/Si(100)上制备了AlN薄膜。用X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、原子力显微(AFM)对薄膜的晶向结构和表面形貌进行了分析,研究了不同工艺参数对薄膜择优取向的影响,分析了AlN晶粒生长的有关机理。制备出的AlN薄膜显示出较好的(002)面择优取向性,半高宽(FWHM)为0.35°～0.40°,折射率约为2.07。     

用于高温压力传感器的AIN绝缘膜的研究

采用直流磁控反应溅射法制备了高温压力传感器用的AIN薄膜。用X射线衍射对薄膜的晶向结构进行了分析，研究了薄膜的绝缘特性和化学稳定性，分析了AIN与Si的热膨胀系数、热导系数的关系。选用AIN在力敏电阻条和硅弹性膜之间进行绝缘隔离，由于无p-n结，力敏电阻无反向漏电，得到了极好的压力传感器特性，即零点电漂移及热漂移小及非线性小。     

Effect of substrate biasing and temperature on AlN thin film deposited by cathodic arc ion

Aluminum nitride (AlN) films have been grown in pure N₂ plasma using cathodic arc ion deposition process. The films were prepared at different substrate bias voltages and temperatures. The aim was to investigate their influence on the Al macro-particles, structural and optical properties of deposited films. X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, Scanning electron microscope (SEM) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS) were employed to characterize AlN thin films. XRD patterns indicated the formation of polycrystalline (hexagonal) films with preferential orientation of (002), which is suppressed at higher substrate bias voltage. FTIR and Raman spectroscopic analysis were used to assess the nature of chemical bonding and vibrational phonon modes of AlN thin films respectively. FTIR spectra depicted a dominant peak around 850 cm^?1 corresponding to the longitudinal optical (LO) mode of vibration. A shift in this LO mode peak towards higher wavenumbers was observed with the increase of substrate bias voltage and temperature, showing the upsurge of nitrogen concentration in the deposited film. Raman spectra illustrated a peak at 650 cm^?1 corresponding to E₂ (high) phonon mode depicting the c-axis oriented (perpendicular to substrate) AlN film. SEM analysis showed the AlN film deposited at higher substrate bias voltage contains fewer amounts of Al macro-particles.     

FBAR用高质量AlN薄膜制备

采用直流磁控反应溅射法,在基片表面引入RF偏置,在Si(111)衬底上成功制备了(002)向AlN薄膜。使用高分辨率X射线衍射仪(XRD)来表征薄膜质量。当RF偏置从0 W变化到20 W时,XRD测试(002)摇摆曲线的半高宽有着显著的变化。当RF偏置为15 W时,AlN薄膜表现出了良好的(002)生长取向。实验结果表明,适当的RF偏置能够提高Al原子和N原子反应时的活性,促进AlN薄膜的(002)择优生长。该溅射方案应用于薄膜体声波谐振器(FBAR)谐振器工艺加工,成功制作了Q值为300,机电耦合系数为5%的FBAR样品。     

Deposition of AlN thin films on Si substrates using 3C-SiC as buffer layer by reactive magnetron sputtering

Aluminium nitride (AlN) thin films were deposited on a polycrystalline (poly) 3C-SiC layer by a pulsed reactive magnetron sputtering system. The columnar structure of AlN thin films was observed by FE-SEM. The surface roughness of AlN films on the 3C-SiC layer was 9.3 nm. The X-ray diffraction pattern of AlN films on SiC buffer layers was highly oriented at (002). Full width at half maximum of the rocking curve near (002) reflections was 1.38. The infrared absorbance spectrum indicated that the residual stress of AlN thin films grown on SiC buffer layers was nearly negligible. The 3C-SiC intermediate layers are promising for the realisation of nitride based electronic and mechanical devices.     

生长ZnO薄膜的氧分压对ZnO/PS体系光学性能的影响

采用电化学阳极氧化法,在p型（100）晶向的单晶Si片上制备多孔Si（PS）样品;以PS为衬底,采用射频反应磁控溅射技术在不同O2分压下沉积ZnO薄膜。X射线衍射（XRD）结果显示,所有ZnO/PS复合体系在衍射角为34.24°附近均出现较强的衍射峰,对应于ZnO的（002）晶面,说明样品具有良好的c轴择优取向;但由于...     

高声速（100）择优取向AIN薄膜的制备和性能研究

采用射频磁控溅射法,通过改变工艺参数在n型（100）Si片上制备了表面粗糙度小、以（100）面择优取向的AlN薄膜。研究了高温退火、N2结尾等工艺对AIN薄膜择优取向的影响。结果表明,增大工作气压有利于薄膜（100）面择优取向,但是随着工作气压升高薄膜沉积不均匀,通过退火可以减少这种缺陷;N2-Ar比低有利于（100）...