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。     

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。     

复合氮化铝压电薄膜研制及其应用

采用中频(MF,40 kHz)双S枪磁控反应溅射制备出了氮化铝(AlN)压电薄膜;采用直流磁控溅射法制作了Mo电极薄膜;采用脉冲DC磁控溅射Au、Cr、Al靶分别制作Au/Cr底电极薄膜及Al/Cr顶电极薄膜。通过对AlN压电薄膜、Mo及Au电极薄膜进行了X线衍射(XRD)分析,结果表明,复合AlN压电薄膜(002)面、Mo薄膜(110)面及Au薄膜(111)面择优取向优良,说明选用Al/Cr/AlN/Au/Cr/YAG复合结构压电薄膜能研制出Ku波段及K波段声体波微波延迟线(BAWDL),其Ku及K波段BAWDL器件插入损耗分别低至43.7 dB、54.6 dB。     

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。     

基于氮化铝基板的功率负载设计与制备

采用氮化铝基板进行功率负载制备,可满足微波系统对高散热的要求。本文详细介绍了氮化铝基板微波功率负载的设计、制备过程,比较了制作功率负载厚膜工艺和薄膜工艺的优缺点,并利用厚膜、薄膜相结合工艺制作了性能优良的功率负载产品。研制的氮化铝功率负载在工作频率2GHz以内,耐受功率可达到250W。各项性能指标都达到设计要求,同时分析并给出了各种环境试验条件对产品性能的影响。利用本文的研究,可实现高可靠性高功率高散热性的氮化铝功率负载制备技术。     

氮化铝基板薄膜金属化工艺研究

氮化铝（ＡＩＮ）基板由于其优良的热性能和无毒性，成为一种重要的微电子材料。本文从以下三方面研究了氮化铝基板的薄膜金属化问题：（１）金属薄膜同ＡＩＮ基板的附着力；（２）ＡＩＮ基板上薄膜电阻的温度系数；（３）ＡＩＮ基板上ＮｉＣｒ薄膜电阻的功率密度。研究结果表明，氮化铝上薄膜金属化层的附着强度可以大于ＡＩＮ陶瓷本身。成功地将薄膜金属化氮化铝基板应用于功率混合电路和功率对晶体管模块中。     

氮化铝基板薄膜金属化技术

氮化铝陶瓷由于具有热导率高等一系列综合优势。在电力电子及功率微电子技术中具有巨大的应用潜力，目前ＡｌＮ基板应用的关键是金属化技术。本文介绍了ＡｌＮ薄膜金属化技术的特点及可靠性测试情况。     

氮化铝基板用的先进厚膜系统

由于高导热率的基板能制作较小的高密度的大功率电路，因而对它们需求继续增加。基于这个目的，带厚膜材料的氧化铍基板已被使用多年。但由于氧化铍(BeO)对健康和环境的影响，使许多制造商不得不采用替代基板——氮化铝(AN)基板。本文将讨论特别研制用于AlN基板的、由导体、介质和电阻器组成的厚膜系统。这个系统不久将会广泛使用在电信、光电子和大功率汽车应用的功率电阻中。     

氮化铝薄膜的低温沉积

介绍了一种ECR微波放电和脉冲激光沉积相结合低温沉积AlN薄膜的新方法.在ECR氮等离子体环境中用脉冲激光烧蚀Al靶,以低于80℃的衬底温度在Si衬底上沉积了AlN薄膜.结合样品表征和等离子体光谱分析,探讨了膜层沉积的机理,等离子体中活性氮物质的存在是Al-N化合的重要因素,等离子体对衬底的辐照促进膜层的形成.     

不锈钢表面溅射氮化铝陶瓷膜工艺参数的研究

工业生产中需要测量机械零件的润滑油膜厚度,利用超声波检测可实现无损检测的目的。利用氮化铝(AlN)陶瓷膜制成的压电换能器对超声波发射和接收。利用射频磁控溅射技术,在不锈钢表面沉积AlN薄膜。利用X线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)等设备对AlN薄膜结构表征,并对结果进行了讨论。     

SiN介质薄膜内应力的实验研究

研究了低压化学气相淀积Sin(LPCVD)介质薄膜的内应力,采用XP-2型台阶仪测量了SiN介质薄膜的内应力,通过改变薄膜淀积时的工艺参数,观察了反应气体流量比、淀积温度、反应室压力等因素对SiN薄膜内应力的影响.讨论了应力产生的原因以及随工艺条件变化的机理,通过工艺条件的合理选择逐步优化工艺.     

氮化铝薄膜的厚度对场发射特性的影响

采用射频磁控溅射方法,在n型(100)Si基底上沉积了不同厚度(20~150 nm)纤锌矿结构的纳米AlN薄膜。在超高真空系统中测量了不同膜厚样品的场发射特性,发现阈值电场随着厚度的增加有增大的趋势。厚度为44 nm的AlN薄膜样品具有最低的阈值电场(10 V/μm),当外加电场为35 V/μm时,最高发射电流密度为284μA/cm2。AlN薄膜场发射F-N曲线表明,在外加电场作用下,电子隧穿了AlN薄膜表面势垒发射到真空。     

氮化铝薄膜的椭偏法研究

文章采用真空磁过滤电弧离子镀法在单晶Si(100)基片上成功制备了氮化铝(AlN)薄膜,并利用椭偏法对AlN膜进行了研究.根据沉积方法的特点,建立合适的膜系进行拟合,得到薄膜的折射率、消光系数和几何厚度;分析薄膜与基片之间的附着方式为简单附着,以及引起薄膜材料比块体材料折射率偏小的原因为:薄膜中含有空隙,Al/N不符合化学剂量比,薄膜表面形成了Al2O3钝化层.     

高耐压LDMOS用的高K薄膜湿法刻蚀研究

为了对横向双扩散MOSFET(LDMOS)器件所采用的锆钛酸铅(PZT)高介电常数(高K)薄膜进行微图形化,对湿法刻蚀过程中腐蚀液、光刻、刻蚀等工艺进行了优化研究,发现由BOE+HCl+HNO3+H2O+缓冲剂组成的腐蚀液刻蚀效果较好。刻蚀结果表明,所刻蚀薄膜的厚度约为600nm,最小线条宽度约为3μm,侧蚀比减小到1.07∶1,符合功率器件制备的尺度要求,由此所制备的LDMOS器件耐压提高了近2倍。     

Aluminum Nitride Films Fabricated by Mid-frequency Magnetron Sputtering

Aluminum nitride films were prepared by mid-frequency magnetron sputtering on Si (111) substrate. The grown films were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) to obtain the structural and the chemical information. The polycrystalline thin films were in a hexagonal wurtzite structure having a (002) preferred orientation, along which the columnar grain structure was found. XPS study revealed the presence of oxygen and carbon contaminations, as well as the Al-rich nature of the film. Anomalous C-V characteristics of Al/AlN/n-Si capacitors were studied. The measured C-V curves show rolloffs in the accumulation region and voltage stresses cause both horizontal and vertical shifts of the C-V curves. These anomalous behaviors are mainly due to the large current conduction and the charge trapping in the Al-rich AlN layer.     

激光熔蚀反应淀积AlN薄膜残余应力及热稳定性的研究

激光熔蚀反应淀积于 Si(10 0 ) ,Si(111)基底上的 Al N薄膜是高质量高取向性的 Al N多晶膜 ,薄膜与基底的取向关系为 Al N(10 0 )∥ Si(10 0 ) ,Al N(110 )∥ Si(111)。薄膜具有较低的残余应力和较好的热稳定性。实验结果表明 ,当氮气压强和放电电压分别为 10 0× 133.33Pa和 6 50 V时 ,薄膜的残余应力低于 3GPa。此样品在纯氧环境 50 0℃时 ,经过 3h的退火 ,红外吸收谱检测未发现有Al2 O3 特征峰出现。对 Al N/Cu双层膜的研究表明所制备的 Al N薄膜在金属薄膜的防护上也有潜在的应用价值。