一种多层膜结构、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种多层膜结构、制备方法及应用，包括：碳化硅基底；氮化铝层，氮化铝层沉积在碳化硅基底的表面；IDT电极层，IDT电极层沉积在氮化铝层的表面；以及二氧化硅温度补偿层，二氧化硅温度补偿层沉积在IDT电极层的表面以及IDT电极层以外的氮化铝层的表面。通过在碳化硅基体的表面沉积氮化铝层，由于氮化铝层具有高声表面波速度，大的禁带宽度，高热导率，以及化学和温度稳定性良好等特性，使得该多层膜结构具备高频、高热稳定性以及能够适应在复杂环境下正常工作的优良性能。同时，由于构成基体的碳化硅的晶体晶格与构成氮化铝层的氮化铝的晶体晶格的匹配度较高(大于99％)，因此在碳化硅基体表面生长的氮化铝膜内应力较小，不易出现裂纹脱落。不易出现裂纹脱落。不易出现裂纹脱落。

【技术实现步骤摘要】
一种多层膜结构、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及多层膜制备
，尤其涉及一种多层膜结构、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着移动通讯技术的日益发展和进步，对射频滤波器性能也提出了更高的要求，如高频，低损耗，工作频率和温度稳定性良好已经成为衡量滤波器件品质的重要指标。
[0003]薄膜结构作为射频滤波器件的重要组成部分，对射频滤波器的性能起到关键性作用。但是目前传统的单层薄膜结构功能较为单一，不能满足新型射频滤波器高频、低耗的要求。
[0004]因此，现有技术还有待于进一步的提升。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种多层膜结构、制备方法及应用，用于解决现有的用于制备滤波器的膜结构不能满足高频的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种多层膜结构，其中，包括：碳化硅基底；
[0007]氮化铝层，所述氮化铝层沉积在所述碳化硅基底的表面；以及
[0008]IDT电极层，所述IDT电极层沉积在所述氮化铝层的表面。
[0009]可选地，所述的多层膜结构，其中，所述多层膜结构还包括：
[0010]温度补偿层，所述温度补偿层沉积在所述IDT电极层的表面以及所述IDT电极层以外的所述氮化铝层的表面。
[0011]可选地，所述的多层膜结构，其中，所述碳化硅基底中的碳化硅的晶体结构为六方晶系。
[0012]可选地，所述的多层膜结构，其中，所述IDT电极层包括：
[0013]过渡层，所述过渡层沉积在所述氮化铝表面；以及
[0014]金属铝层，所述金属铝层沉积在所述过渡层表面。
[0015]可选地，所述的多层膜结构，其中，所述过渡层为金属钛层，所述金属钛层的厚度为2
‑
6nm，所述钛金属层的表面粗糙度小于等于2nm。
[0016]可选地，所述的多层膜结构，其中，所述金属铝层的厚度为100
‑
200nm，所述金属铝层的粗糙度小于等于2nm。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种多层膜结构的制备方法，其中，方法包括：
[0018]提供一碳化硅基底；
[0019]在所述碳化硅基底的表面外延生长一氮化铝层；
[0020]在所述氮化铝层的表面沉积一IDT电极层。
[0021]可选地，所述的制备方法，其中，所述在所述碳化硅基底的表面外延生长一氮化铝层的步骤，具体包括：
[0022]将所述碳化硅基底置于真空反应腔室中以铝为靶材，采用磁控溅射法，在所述碳
化硅基底的表面外延生长一氮化铝层。
[0023]可选地，所述的制备方法，其中，所述在所述氮化铝层的表面沉积一IDT电极层的步骤，具体包括：
[0024]在所述氮化铝层的表面光刻出IDT电极图案；
[0025]采用电子束蒸镀法，在所述IDT电极图案上生长出一钛金属层；
[0026]采用电子束蒸镀法，在所述钛金属层的表面生长出一铝金属层。
[0027]第三方面，本专利技术提供一种上述所述的多层膜结构的应用，用作射频滤波器的组成部件。
[0028]有益效果：本专利技术实施例提供一种多层膜结构，通过在碳化硅基体的表面沉积氮化铝层。由于氮化铝层具有高声表面波速度，大的禁带宽度，高热导率，化学和温度稳定性良好等特性，从而使得该多层膜结构具备高频、高热稳定性以及能够适应在复杂环境下正常工作的优良性能。
[0029]同时，由于构成基体的碳化硅的晶体晶格与构成氮化铝层的氮化铝的晶体晶格的匹配度较高(大于99％)，因此在碳化硅基体表面生长的氮化铝膜内应力较小，不易出现裂纹脱落，有助于提升多层膜结构的性能。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例提供的4H
‑
SiC晶体的晶格结构示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例提供的氮化铝晶体的晶格结构示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例提供的SiO2/AlN/SiC多层薄膜结构示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例提供的SiO2/IDT/AlN/SiC多层薄膜结构应用于SAW器件中的示意图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供一种多层膜结构、制备方法及应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0036]本专利技术实施例提供一种多层膜结构，所述多层膜结构从下到上依次包括：碳化硅基底10、氮化铝层20、IDT电极层30以及温度补偿层40。
[0037]示例性地，所述碳化硅基底为4H
‑
SiC基底，与传统的Si基底相比，4H
‑
SiC基底表现出更大的相速度(剪切波为7126m/s)和更高的热导率[370W/(m
·
K)]。结合图1，所用到的4H
‑
SiC是由Si原子和C原子组成的六方晶系，其原子堆垛次序为ABCB，具有各向异性的特点。其晶格常数为a＝0.307nm，c＝0.101nm。4H
‑
SiC的电子迁移率为1140cm2/V
·
s，同时4H
‑
SiC具有较好的各向同性，因此4H
‑
SiC在高频，大功率滤波器的应用领域具有广泛的前景。
[0038]在本实施例中，所述碳化硅基底的厚度为500μm。SiC厚度越厚,整个结构的声速越小,所以不宜太厚。
[0039]在本实施例中，所述氮化铝层20为C轴取向单晶薄膜，其与碳化硅晶体的晶格匹配度大于99％，即氮化铝层与碳化硅基体之间的晶格失配率较小，从而使得氮化铝层的内应力小，氮化铝膜不易出现裂纹、脱落等问题，从而可以显著提升多层膜结构的质量。其中，所述氮化铝层的厚度可以是200nm至250nm，250nm至300nm，300nm至350nm，350nm至400nm，400nm至450nm，450nm至500nm。
[0040]在本实施例中，所述IDT电极称作叉指状金属电极(叉指换能器IDT)，在电极接上交变电压即可在基片表面激发出声表面波(SAW)，电信号可基此声表面波传递。其中，所述叉指状金属电极包括过渡层和金属铝层，即叉指状金属电极为两层结构，所述过渡层为钛金属层，通过在氮化铝层上先沉积一层钛金属，可以增加铝金属层与氮化铝层之间的粘性和抗电迁移性能。其中，所述过渡层的厚度可以是2nm至3nm，3nm至4nm，4nm至5nm，5nm至6nm，6nm至7nm。所述金属铝层的厚度可以是100nm至150nm，150nm至200nm，200nm至250nm，250nm至300nm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层膜结构，其特征在于，包括：碳化硅基底；氮化铝层，所述氮化铝层沉积在所述碳化硅基底的表面；以及IDT电极层，所述IDT电极层沉积在所述氮化铝层的表面。2.根据权利要求1所述的多层膜结构，其特征在于，所述多层膜结构还包括：温度补偿层，所述温度补偿层沉积在所述IDT电极层的表面以及所述IDT电极层以外的所述氮化铝层的表面。3.根据权利要求1所述的多层膜结构，其特征在于，所述碳化硅基底中的碳化硅的晶体结构为六方晶系。4.根据权利要求1所述的多层膜结构，其特征在于，所述IDT电极层包括：过渡层，所述过渡层沉积在所述氮化铝表面；以及金属铝层，所述金属铝层沉积在所述过渡层表面。5.根据权利要求4所述的多层膜结构，其特征在于，所述过渡层为金属钛层，所述金属钛层的厚度为2
‑
6nm，所述钛金属层的表面粗糙度小于等于2nm。6.根据权利要求5所述的多层膜结构，其特征在于，所述金属铝层的厚度为100
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗景庭，郭峰，付琛，李红浪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：