[發(fā)明專利]一種氮化鋁壓電薄膜及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710051036.2
• 申請日: 2007-12-29
• 公開（公告）號: CN101280412A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石玉;鐘慧;王華磊;黃光俊;杜波;蔣欣;何澤濤;趙寶林
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;B08B3/12;B32B7/02;B32B33/00
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1、一種氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟①：清潔基片，以鋁作為靶材；

步驟②：將基片送入磁控濺射機(jī)；

步驟③：使用射頻磁控濺射方法沉積具有壓應(yīng)力或者張應(yīng)力的氮化鋁多晶薄膜；

步驟④：使用射頻磁控濺射方法在步驟③所得的氮化鋁多晶薄膜上沉積與該氮化鋁多晶薄膜具有對應(yīng)張應(yīng)力或者壓應(yīng)力的氮化鋁多晶薄膜；

步驟⑤：反復(fù)交替進(jìn)行步驟③和步驟④得到氮化鋁壓電薄膜；

其中制備具有壓應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜工藝條件為：向真空室內(nèi)通入工作氣體Ar氣和反應(yīng)氣體N₂氣，使工作氣壓為0.3～0.6Pa，反應(yīng)氣體N₂在真空室內(nèi)的含量大于80％，進(jìn)行射頻磁控濺射鍍具有壓應(yīng)力性質(zhì)的氮化鋁多晶薄膜；制備具有壓應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜工藝條件為：調(diào)節(jié)真空室內(nèi)工作氣壓為0.6～1Pa，反應(yīng)氣體N₂在真空室內(nèi)的含量范圍為30％～80％，進(jìn)行射頻磁控濺射鍍具有張應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟①中基片清洗過程如下：將基片依次放入丙酮、異丙醇和乙醇溶液中用超聲波清洗15min，然后用去離子水沖洗10min，干燥氮?dú)獯蹈伞?/p>

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，所述靶材采用純度大于99.99％的鋁，工作氣體Ar氣和反應(yīng)氣體N₂的純度大于99.99％。

4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，所述基片是載玻片、硅片或鍍上金屬電極的硅片，制備具有壓應(yīng)力或張應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜過程中，基片加熱溫度為400℃～475℃。

5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，制備具有壓應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜工藝條件為：真空室內(nèi)的工作氣壓為0.4～0.5Pa，射頻功率為300～400W；制備具有張應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜工藝條件：真空室內(nèi)的工作氣壓為0.8～0.9Pa，濺射功率為300～400W。

6、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，制備氮化鋁多晶薄膜時(shí)通過旋轉(zhuǎn)基片架及在真空室安裝多個(gè)陰極靶而實(shí)現(xiàn)大面積薄膜制備。

7、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，制備具有壓應(yīng)力或張應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜過程中，在通入反應(yīng)氣體氮?dú)庵埃认蛘婵帐彝ㄈ階r氣，并進(jìn)行Ar氣的輝光放電對靶表面附著物進(jìn)行轟擊清洗，轟擊時(shí)具體氣壓為0.3～0.6Pa，射頻功率為100～400W。

8、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，制備具有壓應(yīng)力或張應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜過程中，通入反應(yīng)氣體氮?dú)夂螅阮A(yù)濺15min，穩(wěn)定氣流和電壓，使輝光基本固定于工作點(diǎn)上。

9、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，制備具有壓應(yīng)力或張應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜過程中，在通入工作氣體Ar氣之前將真空室的本地真空抽至氣壓低于7×10^-4Pa。

10、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，制備具有壓應(yīng)力或張應(yīng)力氮化鋁多晶薄膜過程中，靶材與基片的距離為70mm。

11、根據(jù)權(quán)利要求1～5任一所述的氮化鋁壓電薄膜的制備方法，其特征在于，具有壓應(yīng)力性質(zhì)的氮化鋁多晶薄膜厚度為200～400nm，具有張應(yīng)力性質(zhì)的氮化鋁多晶薄膜厚度為200～400nm。

12、一種氮化鋁壓電薄膜，包括基片，其特征在于，所述基片上設(shè)置有多層氮化鋁多晶薄膜，其中具有壓應(yīng)力的氮化鋁多晶薄膜與具有張應(yīng)力的氮化鋁多晶薄膜交錯(cuò)設(shè)置，整體厚度在1～3μm之間，c軸取向，折射率高于2.1，應(yīng)力范圍在-0.3GPa～0.3GPa之間。