磁控反應(yīng)濺射制備AlN薄膜及其性能研究.pdf

1、AlN薄膜具有一系列獨特的優(yōu)良物理化學(xué)性質(zhì)，在電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)和力學(xué)等方面有廣闊的應(yīng)用前景。尤其是AlN具有熱導(dǎo)率高、電阻率高、擊穿場強大、介電系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)與GaN、GaAs等常用半導(dǎo)體材料匹配這些特性，使其被廣泛用作微電子和功率器件的基板、封裝、介質(zhì)隔離材料。
　　 本研究工作采用MIS800型多功能離子束磁控濺射復(fù)合鍍膜設(shè)備，分別在45鋼、硅、鉬襯底上制備出了高質(zhì)量的AlN薄膜。
　　 首先用XRD和SEM測試

2、手段對沉積在45鋼襯底上的AlN薄膜的結(jié)晶性能和組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，襯底溫度、氮氣濃度和工作氣壓對AIN薄膜的結(jié)晶性能和組織結(jié)構(gòu)有很大的影響。通過引入AlN緩沖層，使薄膜的擇優(yōu)取向由原本的(100)晶面向(002)晶面演變；并且使薄膜的生長模式從島狀生長向?qū)訝钌L過渡，從而增加了薄膜致密度，有效的提高了薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，為生長高質(zhì)量的AIN薄膜提供了實驗依據(jù)。
　　 其次，用劃痕測試儀對各個襯底上薄膜的粘結(jié)強度進(jìn)行表征，

3、結(jié)果表明，薄膜與基體界面處的結(jié)合狀態(tài)是影響AlN薄膜的粘結(jié)強度的關(guān)鍵因素。一系列的對比實驗后發(fā)現(xiàn)，低能離子束清洗襯底表面、引入界面過渡層、對不同的襯底采用不同工藝都可以有效提高AlN薄膜的粘結(jié)強度。AlN薄膜的制備方法和工藝對薄膜的組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力等產(chǎn)生較大的影響，采用雙靶磁控濺射共沉積能有效改善薄膜的粘結(jié)性能，襯底溫度和工作氣壓對雙靶磁控濺射共沉積AlN薄膜粘結(jié)強度有一定影響。
　　 最后，用超高電阻測試儀和絕緣耐壓儀對薄膜的電