RF偏置功率对磁控溅射AlN薄膜性能的影响

采用射频（RF）反应磁控溅射法,以氩气和氮气为反应气体,在不同的RF偏置功率下,在Si（100）和Si（111）衬底上制备了具有六方纤锌矿结构的AlN薄膜。使用扫描电子显微镜（SEM）表征了薄膜的截面形貌和厚度;利用原子力显微镜（AFM）和X射线衍射仪（XRD）研究了RF偏置功率对Si（111）和Si（100）衬底上沉积的AlN薄膜微观结构和表面粗糙度的影响。结果表明,在RF偏置功率为5~15 W时,两种衬底均可生长（002）择优取向AlN薄膜。RF偏置功率为20 W时,AlN薄膜（002）择优取向变弱,薄膜质量变差。当RF偏置功率为10 W时,Si（111）和Si（100）两种衬底沉积的AlN薄膜的半高宽（FWHM）值和表面均方根粗糙度均最小,其表面均方根粗糙度的最小值分别为2.427和2.836 nm。

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。