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1、第28卷第1期山东陶瓷Vol128No112005年2月SHANDONGCERAMICSFeb12005#讲座#文章编号:100520639(2005)0120017204¹AlN薄膜的研究进展杨克涛,陈光辉(南京航空航天大学材料学院,南京210016)摘要:AlN薄膜是宽带隙绝缘材料,在热、电、光和机械等方面具有非常良好的综合性能。本文对近些年来AlN薄膜的制备方法和性能研究作了简要的回顾介绍,阐述了AlN薄膜的应用现状及前景。关键词:AlN薄膜;制备方法;性能;应用中图分类号:TB43文献标识码A1前言同时希望解决氮化铝薄膜制备
2、过程中的工艺适应AlN薄膜属于Ó-V族化合物绝缘材料[1],性问题和成本问题。为了适应这一发展趋势的需[2]要,许多研究人员对AlN薄膜的制备技术和性能具有宽能隙直接能带结构,禁带宽度[1,8,9,1223][3]开展了大量的研究工作。本文对近年来Eg=612eV。AlN一般以六方晶系中的纤锌矿氮化铝薄膜制备技术和性能研究进行简要的回顾结构存在,其晶格常数a=0.3114nm,介绍。[4]c=014947nm。氮化铝薄膜具有很多优异的物理化学性质,如高的击穿场强、高热导率、高电阻2AlN薄膜的制备技术[5]率、高化学和热稳定性以及良
3、好的光学及力学目前,大多数成膜方法都已应用于AlN薄膜[6]性能,高质量的氮化铝薄膜还具有极高的超声的制备。其中比较成熟的主要有化学气相沉积法传输速度、较小的声波损耗、相当大的压电耦合常[12,13][14,15](CVD)、反应分子束外延法(MBE)、等[4][7]数,与Si、GaAs相近的热膨胀系数等特点。[16,17]离子体辅助化学气相沉积法(PACVD)、激光[6][8]AlN独特的性质使它在机械、微电子、光学,[18]化学气相沉积法(LCVD)、金属有机化合物化[9]以及电子元器件、声表面波器件(SAW)制造和学气相沉积法
4、(MOCVD)[19,20]、脉冲激光沉积法[10]高频宽带通信等领域有着广阔的应用前景。(PLD)[21]、磁控反应溅射法(MRS)[22]和离子注入现代电子信息技术飞速发展,极大地推动着法(Ò)[23]等。电子产品向多功能、高性能、可靠性、小型化、便携211化学气相沉积法(CVD)化以及大众化普及所要求的低成本等方向发展。要使CVD顺利进行,反应的生成物除了所需这些电子产品要经过合适的封装,才能达到所要要的沉积物为固态外,其余都必须是气态;且在沉[11]求的电、热、光、机械等性能,满足使用要求。积温度下,反应物必须有足够高的蒸气
5、压,基体本在当今信息时代,AlN薄膜的特性使得它在很多身的蒸气压应足够低,沉积物本身的蒸气压也应领域尤其是电子封装方面备受人们青睐。目前足够低,以保证在整个沉积反应过程中能使其保IC封装在国际上早已成为独立的封装测试专业,持在加热的基体上。化学气相沉积法制备的薄膜并与IC设计和IC制造共同构成IC产业的三大具有以下特点:11所得的薄膜一般纯度很高、很支柱。随着封装业的发展,对AlN薄膜提出了更致密,而且很容易形成结晶定向好的材料。21能致密、更薄、更均匀、更光滑和更高可靠性的要求,在较低的温度下制备难熔物质。31便于制备各收稿日期:
6、2003201211¹南京航空航天大学科研启动资金作者简介:杨克涛,男,23,山东临沂人,南京航空航天大学硕士研究生。研究方向为电子封装用铝基板表面氮化铝薄膜的制备与性能表征。18山东陶瓷第28卷种单质或化合物材料以及各种复合材料。主要缺分解进行气相外延生长的先进技术,目前主要用点是,需要在高温下反应,基片温度高,沉积速率于化合物半导体(Ó-V族,Ò-Ö族化合物)薄较低,一般每小时只有几微米到几百微米,使用的膜气相生长上。AlN薄膜的制备是利用氢气把金设备较电镀法复杂,基体难于进行局部沉积,以及属有机化合物蒸气(如三甲基铝)和气态非
7、金属氢参加沉积反应的源和反应后的余气都有一定的毒化物(NH3)送入反应室,然后加热来分解化合物。[24]性等,因此它的应用不如溅射镀膜那样广泛。总的反应式如下Al(CH3)3+NH3=AlN+3CH4。[12,13]Kaya,Kiyoshi等人利用化学气相沉积法这一方法的优点是:(1)可以控制合成原子级厚度采用AlCl3,NH3,H2,N2混合气体在宝石基体上合的薄膜,即新型纳米材料薄膜。(2)可制成大面积成C轴取向性很好的AlN薄膜,氧杂质的含量也的均匀薄膜,是典型的容易产业化的技术。(3)纯非常让人满意。总的反应式为:净的材料生
8、长技术,由于它不使用液体容器及低AlCl3+NH3=AlN(S)+3HCl温生长的技术,使得污染源减到了最少,比其它半212等离子体辅助化学气相沉积法(PACVD)导体材料生长技术的材料纯度提高了一个数量由于等离子体中正离子、电子、中
