[发明专利]单晶AlN薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.单晶Al₂O₃/TiN/AlN薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.清洁Al₂O₃衬底；

S2.加热Al₂O₃衬底，选择适合TiN底电极的能流密度，在Al₂O₃衬底上生长TiN底电极；

S3.加热Al₂O₃衬底，使得Al₂O₃衬底温度达到适合AlN薄膜生长的温度范围；

S4.抽真空使腔体内的真空度达到10^-4Pa，然后通入高纯氮气，使得腔体内氮气压力达到5×10^-4Pa～1×10^-3Pa，选择适合AlN薄膜生长的能流密度在TiN底电极上生长AlN薄膜，冷却至室温即得单晶Al₂O₃/TiN/AlN薄膜；

所述AlN薄膜生长的能流密度比TiN底电极的能流密度高至少4倍；步骤S3所述适合AlN薄膜生长的温度范围为700℃～800℃。

2.根据权利要求1所述的单晶Al₂O₃/TiN/AlN薄膜的制备方法，其特征在于，所述TiN底电极和靶材之间的距离为4～4.5cm。

3.根据权利要求1所述的单晶Al₂O₃/TiN/AlN薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述清洁Al₂O₃衬底具体操作为：分别用丙酮、异丙酮、酒精清洗Al₂O₃衬底，最后用氮气吹干。

4.根据权利要求1所述的单晶Al₂O₃/TiN/AlN薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S3采用逐步升温加热衬底，升温速率为5℃～10℃/min。

5.根据权利要求1所述的单晶Al₂O₃/TiN/AlN薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S4采用逐步降温冷却至室温，降温速率为2℃～5℃/min。

6.一种介电材料，其特征在于，所述介电材料包含权利要求1至5任一项所述方法制备得到的单晶Al₂O₃/TiN/AlN薄膜。

7.权利要求1至5任一项所述方法制备得到的单晶Al₂O₃/TiN/AlN薄膜在制备介电容器中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述介电容器由单晶Al₂O₃/TiN/AlN薄膜与金属制成。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述介电容器用于制备射频前端器件、集成电路布线的介质层，替代SiO₂做SOI结构的绝缘层。