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薄膜体声波谐振器(FBAR)具有频率高,体积小,功率大及与半导体工艺兼容的特点,符合现代通讯器件GHz工作频率级的要求。固贴式薄膜体声波谐振器(SMR-FBAR)由于具有较高的机械稳定性,是FBAR未来的发展趋势。Mo电极薄膜材料及AlN压电薄膜材料是SMR-FBAR的重要组成部分,因此对这两种材料的性能进行研究有着重要意义。 针对电子行业中对于元器件用薄膜材料制备方法的规范,本文利用磁控溅射通过改变衬底温度、溅射功率、溅射气压及气体流量比等工艺方法来制备Mo及AlN薄膜材料,利用XRD、AFM、SEM、表面轮廓仪、四探针电阻测试仪、纳米压痕、XRR、XPS、PFM及阻抗仪等方法对薄膜的微观结构、表面形貌、膜厚、电阻率、杨氏模量、密度、组成、压电性能及介电性能进行了研究。 电极薄膜材料作为SMR-FBAR的重要组成部分,其性能也会对器件有着重要影响。Mo由于具有较低的密度、较低的电阻率、较大的声学阻抗被认为是SMR-FBAR的比较合适的电极材料。本文利用磁控溅射以高纯Mo作为靶材,制备出了Mo电极薄膜材料,研究了不同工艺参数对Mo薄膜的结构、表面形貌、膜厚、电阻率及声阻抗特性的影响。分析结果表明在溅射气压为0.5Pa、衬底温度为600℃沉积的薄膜结晶性较好,表面粗糙度较小,电阻率较低,声阻抗较大,采取较低的溅射气压在不同的衬底温度都可以制备出厚度较小的钼薄膜。 压电薄膜是SMR-FBAR的核心材料,AlN由于具有较高的纵波声速,较低的固有损耗,化学性质稳定等优点被认为是SMR-FBAR理想的压电薄膜材料。本文利用反应磁控溅射以高纯的Al靶及高纯的氮气做反应物制备出了AlN压电薄膜材料,并研究了其结构、组成、表面形貌、力学、压电及介电性能。分析结果表明所制备的AlN薄膜形成了纳米晶结构,表面致密,力学性能和电学性能均较好,较大的溅射功率使薄膜中的Al-N键成分更多,表面粗糙度更小,硬度和杨氏模量更大,压电系数和介电常数也更大,最高的压电系数可达到4.89pmV-1,介电常数可达到8.56。 本文对Mo电极薄膜进行了比较系统的研究,制备出的Mo薄膜具有较低的电阻率及较高的声阻抗;在AlN薄膜的结构研究方面发现沉积在Mo电极上的AlN薄膜比直接沉积在Si基底上的结晶性好,实验制备出了具有纳米晶结构的AlN非晶薄膜,而且具有比较好的压电和介电性能。