X波段FBAR用AlN薄膜制备研究

采用中频磁控溅射法,在硅基上制备了X波段薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器用AlN压电薄膜。对AlN薄膜进行了分析表征,结果表明,AlN压电薄膜具有良好的(002)面择优取向,摇摆曲线半峰宽为2.21°,膜厚均匀性优于0.5%,薄膜应力为-5.02 MPa,应力可在张应力和压应力间进行调节。将该AlN薄膜制备工艺应用于FBAR器件的制作,研制出X波段FBAR器件,谐振频率为9.09 GHz,插入损耗为-0.38 dB。     

直流磁控反应溅射制备硅基AlN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AIN晶粒生长的有关机理.制备出的AIN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.     

AlN薄膜制备技术研究

采用磁控溅射法制备了AlN薄膜并研究了射频(RF)等离子清洗对AlN薄膜结晶取向度的影响,实验表明,RF等离子清洗基片3min后AlN薄膜c轴取向摇摆曲线半峰宽达到1.3°;通过Mo薄膜衬底对AlN薄膜结晶取向度的影响发现,取向度好的Mo薄膜衬底有利于c轴取向AlN薄膜的生长;Ar气体流量对AlN薄膜应力的影响使AlN薄膜应力从-390(压应力)~73 MPa(张应力)可调。     

AlN薄膜体声波谐振器的制备与性能分析

采用直流磁控反应溅射,在Pt电极上沉积了AlN压电薄膜,并制备了以SiO2为声反射层的体声波谐振器。用X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、原子力显微镜(AFM)测试表明,制备出的AlN薄膜具有高c轴择优取向、良好的柱状晶结构以及平滑的表面;用网络分析仪测试体声波谐振器得到较好的频率特性,即串、并联谐振频率分别为1.22 GHz1、.254 GHz,机电耦合系数为6.68%,带宽20 MHz。     

Si基薄膜体声波谐振器(FBAR)技术研究

介绍了目前国际上主流的薄膜体声波谐振器(FBAR)技术,分析了FBAR谐振器的结构设计和压电薄膜选取方案。依托Si基半导体工艺平台,采用牺牲层技术完成了空气腔的制作,利用磁控反应溅射技术制备的高质量(002)AlN薄膜作为压电材料,基于FBAR多层立体结构,实现了空气腔型FBAR谐振器的制作工艺,实际制作了FBAR谐振器样品。实测FBAR谐振器样品典型指标:Q值≥300,谐振频率为1.46 GHz,谐振频率覆盖L波段。测试结果验证了设计方案及工艺路径的正确性与可行性,为后续产品的研发提供了技术基础。     

基于AlN压电层的薄膜体声波谐振器

以AlN薄膜为压电层,采用体硅微细加工工艺制备了背空腔型结构薄膜体声波谐振器.材料测试结果表明,在优化溅射工艺下沉积的AlN薄膜具有(002)择优取向及良好的柱状晶结构.扫描电镜表征证实所制得的空腔背部平滑且各向异性较好.用网络分析仪测试可知,最终所制得的谐振器具有较好的频率特性:谐振频率为2.537GHz,机电耦合系数为3.75%,串、并联品质因数分别为101.8和79.7.     

基于AlN压电层的薄膜体声波谐振器

以AlN薄膜为压电层,采用体硅微细加工工艺制备了背空腔型结构薄膜体声波谐振器.材料测试结果表明,在优化溅射工艺下沉积的AlN薄膜具有(002)择优取向及良好的柱状晶结构.扫描电镜表征证实所制得的空腔背部平滑且各向异性较好.用网络分析仪测试可知,最终所制得的谐振器具有较好的频率特性:谐振频率为2.537GHz,机电耦合系数为3.75%,串、并联品质因数分别为101.8和79.7.     

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。     

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。     

密封空气型FBAR温度传感器

薄膜体声波谐振器(FBAR)是性能优良的压电换能器.通过在体硅刻蚀型FBAR背面密封空气的方法制作了密封空气型FBAR,研究了密封空气型FBAR用作温度传感器的可行性.实验结果表明,在20～100℃的温度范围内,密封空气型FBAR温度传感器的并联谐振频率随温度线性变化,且具有很好的稳定性与可靠性.     

氮化铝薄膜及其掺锰的光致发光

用射频磁控反应溅射的方法,以Ａｌ及Ａｌ＋ＭｎＦ２为靶材,石英玻璃为衬底,在不同的射频功率下,制备了ＡｌＮ多晶态徘晶态两类薄膜。发现非晶态吸收峰位置较多晶态薄膜向短波移动２０ｎｍ,对于非晶态薄膜,通过喇曼光谱的分析,得到了ＡｌＮ薄膜的特征声子能量的信息。首次用金属Ａｌ和块状ＭｎＦ２共溅射的方法,制备了ＡｌＮ：ＭｎＦ２薄膜,在退火后的多晶态样品中,测得了Ｍｎ的特征光致发光。     

薄膜体声波谐振器技术

以微加工技术制作的薄膜体声波谐振器以及由它连接组成的滤波器为重点,介绍了其工作原理、结构模型以及相关参数,提出了一种薄膜体声波谐振器设计,并模拟了其构成射频带通滤波器的频率特性。     

AlN薄膜对TaN薄膜电阻器功率影响研究

利用直流磁控溅射,在镍锌铁氧体基片上制作的TaN薄膜电阻器,受到铁氧体表面及内部结构特性差且导热系数低的影响,功率密度只能达到0.91 W/mm~2。利用射频磁控溅射,在铁氧体基片与薄膜电阻器间镀上1.5μm厚的AlN薄膜缓冲层,可有效改善基片的表面特性及散热能力。带AlN薄膜缓冲层的TaN薄膜电阻器的功率密度可达3.76 W/mm~2。     

衬底温度对反应磁控溅射制备AlN压电薄膜的影响

采用反应磁控溅射法在Si(111)衬底上沉积了AlN薄膜。XRD分析表明,在5种温度下,AlN均以(100)面取向,衬底温度的提高有利于薄膜结晶性的改善,在600℃以上时AlN中Al—N0键断裂,仅出现(100)衍射峰。AFM分析显示,在600℃时平均晶粒尺寸90nm,Z轴最高突起仅为23nm。     

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。     

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。     

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。