硅基底和金刚石基底上沉积ZnO薄膜工艺研究.pdf

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1、第25卷第1期传感技术学报Vo1．25No．1CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．20122012年1月TechniqueStudyontheDepositionofZnoFilmonSiliconSubstrateandDiamondSubstrateCHENYinghui一，GAOYang，XIShiwei，ZHAOXinghai(1．InstituteofElectronicEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，MianyangSichuan621900，China2．Depart

2、mentofGraduateStudent，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Beijing100088，China)Abstract：Zincoxide(ZnO)filmisdepositedonSi(001)substrateanddiamondsubstratebyradio—frequency(RF)reactivemagnetronsputteringmethod．TheeffectsofsiliconsubstrateanddiamondsubstrateonthestructureofZnOfilmareinvestigated．Th

3、eeffectsoftheratioofAr／O2andannealingtemperatureareanalyzedaswel1．CrystalstructuresofthefilmsarecharacteredbyX—raydiffraction(XRD)andatomicforcemicroscopy(AFM)．Theresultsindicate：(1)Thesurfacemorphologyofthefilmonthediamondsuhstrateissuperiortosiliconsubstrate；(2)0nthesamesubstrate，thecrystal

4、lineorientationofZnOfilmisindirectproportiontotheAr／O2gasratio；(3)Astosiliconsubstrate，properannealingtemperatureishelpfultoimprovethecrystalorientationofZnOfilm．Keywords：SAWfilter；ZnOfilm；diamond；RFreactivemagnetronsputtering；theratioofAr／O2；annealingtemperatureEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1

5、004—1699．2012．O1．005硅基底和金刚石基底上沉积ZnO薄膜工艺研究术陈颖慧，高杨，席仕伟，赵兴海(1．中国工程物理研究院电子工程研究所，NJ,I绵阳621900；2．中国工程物理研究院北京研究生部，北京100088)摘要：采用射频磁控溅射方法分别在硅基底和金刚石基底上制备ZnO薄膜，研究了硅和金刚石衬底的不同对ZnO薄膜生长机理的影响，同时分析了氩氧比和退火温度这两个工艺参数对薄膜的晶格取向和表面形貌的影响。利用XRD和AFM对ZnO压电薄膜的性能进行了测试。结果显示，金刚石基片上制备的薄膜表面状态远优于硅基片上的薄膜表面状态；在同类型基底上生长的ZnO薄膜，薄膜

6、的晶格取向随着氩氧比的升高而增强；对于硅基底上生长的ZnO薄膜，适当的退火能够成倍地提高薄膜的c轴取向性。关键词：声表面波滤波器；ZnO薄膜；金刚石；射频磁控溅射；氩氧比；退火温度中图分类号：TP212．2文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)01—0025—04ZnO薄膜具有优异的光电特性和压电特性．在声表面波滤波器的中心频率和机电耦合系数均有很发光器件、太阳能电池和声表面波(SurfaceAcoustic大的影响。为了制备高性能的SAW滤波器，还需要Wave，SAW)器件等领域有着广泛的应用。随着微ZnO薄膜表面尽可能光滑致密、无裂纹，以免影响在电子机械系统(

7、Micro—Electro．MechanicalSystems，其上制作的金属叉指电极的质量。为了获得高质量MEMS)技术的发展，ZnO薄膜已被大量地应用于各的ZnO薄膜，需要了解影响薄膜生长行为的因素，种MEMS传感器和执行器中。ZnO是一种具有六并控制薄膜的生长过程ll]。角纤锌矿结构的半导体材料，其密度为5．67cm，金刚石是一种具有独特物理和化学性能的优良在室温下具有3．37eV的禁带宽度和60meV的高材料，包括机械特性、热学特性、光学特性、纵波声激子束缚能。对于应用于