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《氮化铝薄膜的制备及介电性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第30卷第3期山东陶瓷Vol.30No.32007年6月SHANDONGCERAMICSJun.2007科学实验文章编号:1005-0639(2007)03-0007-07氮化铝薄膜的制备及介电性能研究1,22杨克涛,傅仁利(1.北大先行泰安科技产业有限公司,泰安271000;2.南京航空航天大学材料学院,南京210016)摘要采用直流磁控反应溅射的方法在金属铝基板表面沉积AlN薄膜。通过XRD、SEM对绝缘膜层进行了研究分析,并测试了膜层的介电性能。结果表明:在靶基距和溅射功率分别为5cm、150W,衬底温度在室温25~300
2、内制备的AlN薄膜为六方晶型,沿c轴平行于衬底表面的(100)和(110)晶面生长。AlN薄膜表面有很多蠕虫状形态的晶粒随机地分布在膜平面内,这可能是200的衬底温度下AlN薄膜介电性能较好的原因。关键词直流磁控反应溅射;AlN薄膜;介电性能;蠕虫状中图分类号:TB43文献标识码:A沉积AlN薄膜,研究了衬底表面温度对膜层结构1引言和表面形貌及介电性能的影响。AlN薄膜具有优异的物理化学性质,如高热2实验导率、高硬度、良好的光学及力学性能。在机械、电子、光学等领域有着广泛的应用前景。AlN薄2.1靶材和基片的选取膜除用作金刚石红
3、外窗口和头罩的抗氧化增透膜靶材和基片材料都选用厚度为1.5mm纯铝外,还可用作压电薄膜、绝缘膜与散热膜。另一方板(Al!99.7%),线切割成=60mm圆片作为面,在电子封装业中铝作为厚膜集成电路的基板溅射用靶材。用剪样机把铝板剪成28mm∀的衬底,又具有较好的热耗散特性,可以满足目前28mm的铝片,然后将铝片表面机械抛光至镜面,承载高集成度、大功率器件基板的散热要求。但再放入丙酮(分析纯)溶液中超声清洗10min,最磁控反应溅射法制备AlN薄膜并应用于金属铝后放入乙醇(分析纯)溶液中超声清洗10min,捞衬底表面绝缘化处理的研究未见
4、相关报道。出吹干作沉积用铝基片。本文采用磁控反应溅射法在金属铝衬底表面2.2实验设备及氮化铝绝缘薄膜制备方法图1工艺流程收稿日期:2007-03-20作者简介:杨克涛(1981-),山东临沂人,硕士,北大先行泰安科技产业有限公司研发工程师。8山东陶瓷第30卷表1AlN绝缘薄膜的制备工艺条件基板温度功率靶基距气压样品编号T/P/Wd/cmP/Pa130015051.0220015051.03不加热15051.0采用由中国科学院沈阳科学仪器研制中心有限公司制造的JGP500型超高真空磁控溅射设备。采用直流磁控反应溅射方法制备AlN
5、薄膜。在试验条件中,基片如需加热并控制在一定温度,则在温度指示计达到设定值后保温30min,再沉积AlN薄膜。制备工艺过程见图1。图3不同基板温度沉积AlN薄膜的XRD图谱2.3氮化铝绝缘薄膜制备工艺条件(d=5cm,P=150W)薄膜的厚度,利用公式(1)就可以计算薄膜的沉积速率。在FeiQuanta200扫描电子显微镜上观察样图2为AlN薄膜的沉积速率与衬底温度的品断面和表面形貌。用BrukerD8advance关系图。从图2可以看出:随着衬底温度的增加,(CuK,40kv)X射线衍射仪分析基板表面膜的相薄膜的沉积速率不断减小
6、。这是因为,衬底温度结构。样品的介电性能采用Agilent4294A精密升高,AlN分子到达铝衬底表面时二次蒸发与二阻抗分析仪。在薄膜表面压铟电极,形成In-次溅射的几率增加,AlN分子吸附在衬底表面的AlN-Al平行板电容器。可能性减小,从而导致薄膜沉积速率下降。3结果和讨论3.2铝基板表面沉积AlN薄膜的物相结构及择优取向生长3.1衬底温度对氮化铝薄膜沉积速率的影响图3为不同基板温度沉积AlN薄膜的XRD除用作压电薄膜、绝缘膜与散热膜外,AlN图谱,与标准粉末X射线衍射卡25-1133比较薄膜还可用作金刚石红外窗口和头罩的
7、抗氧化增可知,所制备的为六方晶型的AlN薄膜。衬底表透膜。这些应用领域对薄膜的厚度都有一定的特面温度高,有利于溅射粒子在其表面的扩散和迁殊要求。沉积速率是控制薄膜厚度的重要参数,[1]移,对AlN薄膜的结晶有利。当衬底表面温度过对于研究膜层厚度的控制非常重要。低时,原子在其表面的迁徙率较小,无法进行充分膜层厚度与薄膜的沉积速率的关系如式(1)所示:有序地排列,薄膜就可能呈现出长程无序,短程有dv=(1)t序的非晶状态。从图3可以观察到AlN薄膜沿c采用Dektak3stsurfaceprofiler台阶仪测量轴平行于衬底表
8、面的(100)和(110)晶面生长。随着衬底温度的降低,(100)和(110)衍射峰的强度逐渐弱化变宽。到了室温情况下AlN薄膜(110)衍射峰几乎消失,薄膜以(100)晶面择优取向,这说明AlN薄膜更容易
