[發(fā)明專(zhuān)利]一種薄膜體聲波諧振器下電極的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310206650.7
• 申請(qǐng)日: 2013-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103290367A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄂羽佳;楊振懷;朱嘉琦;韓杰才
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/32
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/32;C23C14/16;H03H9/15
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及諧振器下電極的制備方法，特別是涉及薄膜體聲波諧振器下電極的制備方法。

背景技術(shù)

薄膜體聲波諧振器是指利用薄膜形態(tài)的金屬電極和壓電材料產(chǎn)生體聲波，并通過(guò)聲學(xué)諧振實(shí)現(xiàn)電學(xué)選頻的器件。薄膜體聲波諧振器用材料體系，是由壓電薄膜材料、高或低聲阻抗層材料和電極薄膜構(gòu)成的。電極薄膜材料作為薄膜體聲波諧振器的重要組成部分，其性能也會(huì)對(duì)器件有著重要影響。Mo由于具有適宜的密度、較低的電阻率、較大的聲學(xué)阻抗被認(rèn)為是薄膜體聲波諧振器的比較合適的電極材料。AlN由于具有較高的縱波聲速，較低的固有損耗，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是薄膜體聲波諧振器理想的壓電薄膜材料。Mo電極薄膜材料的結(jié)構(gòu)和表面形貌會(huì)影響AlN薄膜材料的生長(zhǎng)，而且Mo電極薄膜材料的厚度也會(huì)影響器件的頻率。目前主要存在以下兩方面問(wèn)題:

第一，普通工藝得到的Mo薄膜晶粒粗大，表面粗糙，結(jié)構(gòu)和幾何均勻性差，電學(xué)及聲學(xué)性能難以滿(mǎn)足壓電堆電極要求;

第二，AlN薄膜在Mo薄膜電極上直接生長(zhǎng)取向性差，下電極Mo薄膜與AlN薄膜特性差異大，結(jié)合強(qiáng)度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有普通工藝得到的Mo薄膜存在表面粗糙、結(jié)構(gòu)和幾何均勻性差，電學(xué)及聲學(xué)性能難以滿(mǎn)足壓電堆電極要求，以及其與AlN薄膜特性差異大，結(jié)合強(qiáng)度低的問(wèn)題，而提出一種薄膜體聲波諧振器下電極的制備方法。

本發(fā)明中的一種薄膜體聲波諧振器下電極的制備方法按以下步驟進(jìn)行:

步驟一、將單晶硅片襯底依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為250W～550W的條件下清洗20min～30min后烘干;

步驟二、在陰極弧源內(nèi)裝好Mo靶，將步驟一得到的單晶硅片襯底置于過(guò)濾陰極電弧沉積設(shè)備真空倉(cāng)內(nèi)的樣品臺(tái)上，抽真空至1.0×10^-6Torr～9.9×10^-6Torr后通入Ar氣，控制Ar氣流量為40sccm～60sccm，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到8.0×lO^-5Torr～1.0×10^-4Torr時(shí)，將樣品臺(tái)轉(zhuǎn)至離子清洗位置，對(duì)單晶硅襯底表面進(jìn)行離子清洗10min～20min，然后關(guān)閉氬氣，再將樣品臺(tái)轉(zhuǎn)至沉積位置;

步驟三、繼續(xù)對(duì)真空倉(cāng)進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到1.0×10^-6Torr～9.9×10^-6Torr時(shí)，然后調(diào)入掃描波形，設(shè)置沉積參數(shù)為:電弧電流為60A～120A，沉積時(shí)間設(shè)為4min～8min，起弧頻率為10s/次～15s/次，襯底施加直流負(fù)偏壓為20V～200V，開(kāi)啟過(guò)濾陰極電弧沉積設(shè)備，開(kāi)始對(duì)Mo靶施加脈沖特性電源起弧，然后采用平特性電源穩(wěn)弧，向襯底表面沉積鍍膜;

步驟四:停弧后，繼續(xù)對(duì)真空倉(cāng)進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到1.0×10^-6Torr～9.9×10^-6Torr時(shí)，通入氮?dú)猓獨(dú)饬髁靠刂圃?.6sccm～8.8sccm，調(diào)入掃描波形，設(shè)置沉積參數(shù)為:電弧電流為100A～150A，沉積時(shí)間為1min～3min，襯底直流負(fù)偏壓為100V～300V，繼續(xù)沉積Mo薄膜，沉積結(jié)束后，即獲得氮化改性處理后的下電極Mo薄膜。

本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn):

1、采用普通工藝得到的Mo薄膜，表面粗糙度為5nm～100nm，而采用本發(fā)明方法制備的Mo薄膜的表面粗糙度低于1nm，結(jié)構(gòu)和幾何均勻性好，電學(xué)及聲學(xué)性能優(yōu)良，具有聲阻抗大，均勻性佳的特點(diǎn)，完全達(dá)到壓電堆電極要求的標(biāo)準(zhǔn);

2、采用氮化處理的方法，對(duì)Mo薄膜表面進(jìn)行處理，然后在Mo薄膜上生長(zhǎng)AlN壓電薄膜，AlN壓電薄膜結(jié)晶取向性好，二者之間強(qiáng)界面結(jié)合好，結(jié)合強(qiáng)度高，與普通工藝相比，結(jié)合強(qiáng)度提高10%～25%;

3、采用本發(fā)明方法制備薄膜體聲波諧振器下電極，各種工藝參數(shù)可精確控制，獲得的薄膜質(zhì)量高;

4、本發(fā)明中的制備方法工藝簡(jiǎn)單，沉積速度快，適于工業(yè)化應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)驗(yàn)一中獲得Mo電極的表面形貌。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一:本實(shí)施方式中的一種薄膜體聲波諧振器下電極的制備方法按以下步驟進(jìn)行:

步驟一、將單晶硅片襯底依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為250W～550W的條件下清洗20min～30min后烘干;