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1、氮化铝薄膜的进展成都电讯工程学院曲喜新进鲍本质是在蒸发室中用放电方法产生等离、一前言,:。子体以促进Al和N的反应作为反应溅,射的改进,在溅射室中加上了与电场垂直的最近十几年来随着社会对薄膜材料的,。需求越来越多,,正交磁场以控制等离子体中的电子运动由对它的研究也越来越深入。。开发应用也越来越广泛至今薄膜材料已成此产生了各种磁控溅射属于化学气相淀积。的主要有两种方法,为许多尖端技术和新兴技术的基本材料一种是用铝的卤化物经,、IN薄,另一种是用铝的有薄膜材料的种类较多如超导薄膜导化学反应生成A膜、、、。,电薄膜电阻薄膜半导体薄膜介质薄机化合物对前者常称为CVD法后者则常、、、、
2、。膜磁性薄膜光学薄膜铁电薄膜压电称为MOCVD法后者是一种改进的CVD、、。。薄膜热电薄膜光电薄膜等法,在,作为一种新型材料氮化铝薄膜的开发AIN薄膜的制造方法中有的虽然曾,‘。,经被用过,,潜力很大应用前景很好l)因此近年但由于存在着较多的缺点现在,、,已经很少采用所以下面仅介绍反应蒸发来几个工业先进国家的许多专家都对它进,。CVD,行研究以求尽快地达到实用反应溅射和三种方法以及在其基础。为了促进这种薄膜在我国的应用和开上所产生出来的改进方法,、,发本文将对这种薄膜的制造技术微观结因为AIN薄膜的用途不同所以对它的、,。构各种性能和应用前景作一分析和综述结构要求各异最好能够
3、用一种方法方便地。制造出结构不同的各种薄膜,以便系统和深入地了解这种薄膜如无定形薄、、膜无规取向的多晶薄膜高度择优取向的、二氮化铝薄膜的制造技术。,多晶薄膜和单晶薄膜一般说来制造前两,,已经有多种方法可以制造种薄膜需要的基片温度较低;而制造后两到现在为止。,,。八IN薄膜若按成膜温度可将这些方法分种薄膜需要的温度较高并且为了便于制为低温(20~500℃造后两种,,)制膜法和高温(一般为薄膜在选择基片时需要注意下。,:900一1300℃)制膜法在前种方法中有列三点_、射频磁控溅射和磁径溅射(])薄膜和基片的晶格要互相匹配;直流磁控溅射。。)薄膜和基片的热胀系数要互相匹枪其他的方
4、法基本上都属于高温制膜法介,若按成膜机理可将AIN薄膜的制造方法分酉己;为物理气相淀积(PVD)法和化学气相淀(3)基片表面的缺陷和杂质要尽可能。,。积(CVD)法除此以外还有化学液相的少。淀积(CLD)等法属于物理气相淀积的在上面所提到的制造AIN薄膜的方法。,,有反应蒸发法和反应溅射法作为前种方法中有的可以制造结构不同的各种薄膜有r、,。。的改进出现了辉光放电法和离子镀其改的只能方便地制造一两种薄膜现将各种制。、膜方法较为洋细地分析和介绍如下i“10一“至1“1‘。,到气压约为丁于r开始1·反应蒸发一一咖:可以归于这类方法的有一般的反应蒸渊崔粼默产,、。发法以前,呼辉光放
5、电法和离子镀这些方法的共在制膜基片是经过清洁和高温热一·处理的AIN薄膜的淀裸速率用石英晶体振-,。i呱袱)操荡器检测一般为加3A/s·,‘“”4‘(1)一般的反应蒸发法。这种制膜方法所用的设备如图1所示石英磊休振静器加热会备衣曝片共觉皿.‘.卜r.一r。十.卜人夏INHX子长侧卡魂l公今℃。拗必,C言豁能归飞nOO七。到光学高温基NH气_考{牌蕊淤蒜i犷华钾图1剑造人IN薄膜的反应蒸发设备示意图冲~图2九IN水薄膜的·丫万与入附墓片表而的速率比。。沪间的。物似狡释粼张纂季瑞黎粼黔注1_卿今薄膜是在10的℃下制造的单晶雄膜x,座标为Al嘛式中的其横座标为速率之比v。。NH/v
6、^1图中标出的温度是制膜时的。,群撰资洲)基片温度从该图中看出无论在什么退度,蓝宝石和单晶硅在蓝宝石的(001)面或{汤粉⋯淤⋯一几一::;:、覃:宝:念嘿:念撰黑拼知六)⋯然共在玻璃基片一仁,更难于制造取向良好的。,。膜其晶体结构属铅锌矿型晶格常数如块AIN薄膜。C,用反应蒸发法制膜,状材料晶粒的轴趋向于垂直基片表面直到基片温度低到。、晶粒线度约为5030。℃,都没有得出无定形结构的AIN薄穴在制膜时犷所用基片为,。:。硼硅玻璃和岩盐对基片不进行加热N膜,,佑,气中的杂质特别是水蒸气不但影响到薄(2)辉光放电法‘7),。薄而无针孔的,膜的成份而且还严重地影响到膜的结构AIN
7、薄膜用反应蒸发:一“。rr,法制造不出来,当Ho气的分压大于10T时薄膜变成但这种薄膜又为夹层结构。,。类无定形的由于在AI膜表面形成一层附MIM所必需故出现了辉光放电法这种,方法与反,着很牢的AIN膜能阻止进一步氮化反应蒸发法的不同之处是在反应室,。(真空)中加上了辉光放电。应所以用该法只能制造很薄的AIN薄膜室产生辉光放,、.,电的方法有的用直流可:okv2ooA;有为了进行电测在这种很薄的绝缘膜上蒸发「。,u,z、rs。上第二电极实验证明A电极的长期稳的用交流60H二40oVm为产生辉光。。,所用
