[发明专利]一种利用等离子体增强原子层沉积制备压电AIN薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种利用等离子体增强原子层沉积制备压电AIN薄膜的方法，涉及压电薄膜制备技术领域，先对基片表面清洁和烘干，之后放入磁控溅射机内，进行真空热处理，待基片的温度降至室温后，向真空腔体内通入的氩气，使用射频磁控溅射方法沉积AIN多晶薄膜，将压电AIN薄膜放入原子层沉积装置的反应腔体中，并通入气态硅烷，该气态硅烷与压电AIN薄膜反应，向反应腔内通入氧气等离子体，并与气态硅烷和压电AIN薄膜反应获得产物的外露基团反应，以此生成氧化硅，具备了通过采用等离子体增强原子层沉积制备压电AIN薄膜，可以进一步的去除薄膜中的杂质，从而获得更低的电阻率和更高的薄膜致密度，提高了工作效率的效果。

技术领域

本发明涉及压电薄膜制备技术领域，具体为一种利用等离子体增强原子层沉积制备压电AIN薄膜的方法。

背景技术

Ⅲ-Ⅴ族化合物氮化铝是一种具有六角铅锌矿结构的宽禁带半导体材料，具有高热导率、低热膨胀系数、高电阻率、高压电系数、高声表面波传播速度、击穿电压高、化学性质稳定以及良好的光学性能等，因此氮化铝材料在机械、微电子、光学以及电子元器件、声表面波器件、薄膜体声波器件等通信和功率半导体器件领域有着广阔的应用前景。

目前市场中的压电氮化铝薄膜，因为含有较多杂质，导致电阻率较高，并且薄膜致密度较低，降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用等离子体增强原子层沉积制备压电AIN薄膜的方法，具备了通过采用等离子体增强原子层沉积制备压电AIN薄膜，可以进一步的去除薄膜中的杂质，从而获得更低的电阻率和更高的薄膜致密度，提高了工作效率的效果，解决了目前市场中的压电氮化铝薄膜，因为含有较多杂质，导致电阻率较高，并且薄膜致密度较低，降低了工作效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用等离子体增强原子层沉积制备压电AIN薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤S1：先对基片表面进行抛光处理，再对其清洁和烘干，之后放入磁控溅射机内，正常启动磁控溅射机，对腔体抽真空至5×10-4Pa以下；

步骤S2：将基片加热到350～450℃，进行真空热处理，待基片的温度降至室温后，向真空腔体内通入的氩气，打开中频溅射电源预溅射清洗溅射靶表面15分钟；

步骤S3：使用射频磁控溅射方法沉积具有压应力或者张应力的AIN多晶薄膜；

步骤S4：使用射频磁控溅射方法在步骤S3中所得的AIN多晶薄膜上沉积与该氮化铝多晶薄膜具有对应张应力或者压应力的AIN多晶薄膜；

步骤S5：反复交替进行步骤S3和步骤S4得到压电AIN薄膜；

步骤S6：将步骤S5中的压电AIN薄膜放入原子层沉积装置的反应腔体中，加热，再向反应腔体内通入气态硅烷，该气态硅烷与压电AIN薄膜反应，反应过程中不断通入载气以保持反应腔内的气压恒定；

步骤S7：向反应腔内通入氧气等离子体，并与步骤S7中气态硅烷和压电AIN薄膜反应获得产物的外露基团反应，反应过程中不断通入载气以保持反应腔内的气压恒定，以此生成氧化硅；

步骤S8：重复步骤S6和步骤S7，直至所述氧化硅的厚度达到预设厚度值。

可选的，所述步骤S1中依次使用P400、P600、P800、P1200及P2000的水磨砂纸对基片进行表面抛光处理。

可选的，所述步骤S1中将基片依次放入丙酮、异丙醇和乙醇溶液中用超声波清洗15min，然后用去离子水冲洗10min，再用干燥氮气吹干。

可选的，所述步骤S2中氩气为高纯氩气，氩气纯度为99.999％。

可选的，所述步骤S2中溅射靶为纯度99.999％的铝靶。