氮化鋁薄膜的制備與性能研究.pdf

1、氮化鋁屬于Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體，是典型的第三代半導(dǎo)體材料，它具有特寬禁帶和非常大的激子束縛能，其中禁帶寬度為6.2eV，屬于直接帶隙半導(dǎo)體。由于氮化鋁具有多種突出的優(yōu)異的物理性能，如高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)、熱導(dǎo)率、電阻率等而深受人們重視。而且其化學(xué)和熱穩(wěn)定性極高，可用于集成電路和電子器件的封裝、絕緣材料和介質(zhì)隔離，尤其在高溫高功率器件中具有潛在的應(yīng)用前景。
　　在AlN薄膜的制備中，控制沉積薄膜的結(jié)晶取向非常的重要，因?yàn)锳lN薄膜的性能與薄膜的取

2、向具有相關(guān)性，例如聲速在c軸方向特別的高，機(jī)電耦合系數(shù)沿著a軸方向特別大。AlN薄膜的結(jié)晶取向及其微觀結(jié)構(gòu)主要受沉積條件的影響，例如濺射功率、濺射壓強(qiáng)、氮?dú)灞?、襯底溫度及偏壓等。所以本文采用JGP-450A型磁控濺射沉積系統(tǒng)制備氮化鋁薄膜，優(yōu)化濺射工藝參數(shù)，并研究其光學(xué)、電學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　優(yōu)化AlN薄膜的制備工藝窗口：以(100)取向的Si片為襯底，采用磁控濺射的方法在不同的濺射工藝參數(shù)下沉積得到表面致密均勻的Al

3、N薄膜。首先優(yōu)化濺射功率，結(jié)果表明當(dāng)濺射功率為300W(濺射壓強(qiáng)為1.0Pa)的時(shí)候，AlN薄膜晶體的質(zhì)量最好，平均晶粒尺寸是17.74nm，薄膜的表面致密、均勻、光滑，表面平均粗糙度是1.63nm；其次優(yōu)化濺射壓強(qiáng)，結(jié)果表明當(dāng)濺射壓強(qiáng)為1.0Pa的時(shí)候(濺射功率為300W)，AlN薄膜的晶體質(zhì)量最好，晶粒尺寸為18.50nm，薄膜表面致密，表面平均粗糙度為1.57nm；最后優(yōu)化濺射氣體流量比，結(jié)果表明當(dāng)?shù)獨(dú)夂蜌鍤獾牧髁繛?0sccm和

4、40sccm的時(shí)候(濺射功率為300W，濺射壓強(qiáng)為1.0Pa)，AlN薄膜的晶體質(zhì)量最好，平均晶粒尺寸為19.47nm，薄膜表面均勻，表面平均粗糙度為1.41nm。最終優(yōu)化得到一個(gè)制備AlN薄膜的工藝窗口是：濺射功率為300w，濺射壓強(qiáng)為1.0Pa,氮?dú)夂蜌鍤獾牧髁糠謩e為20sccm和40sccm。
　　AlN薄膜的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)研究：氮化鋁薄膜在可見光波段具有良好的透光率，深紫外吸收邊陡峭，通過擬合得到它的禁帶寬度為5.2eV；