在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法和应用技术

一种在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法和应用，属于电子信息技术领域。本发明专利技术利用同一Al金属靶，在纤锌矿AlN基薄膜表面原位生长金属Al薄膜，随后将金属Al薄膜原位氧化为超薄致密的Al2O3层对其下的AlN基压电、铁电薄膜进行完全覆盖保护。本发明专利技术能够解决后续生长图形化上电极时AlN基薄膜的潮解氧化问题，操作简便易行，工程实用性强；同时本发明专利技术利用Al2O3层优异的介电性质和串联电容器分压原理，降低了器件的漏导电流，提高了抗击穿电压，并保障了AlN基压电铁电薄膜的工作分压，具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法和应用


本专利技术属于电子信息
，涉及一种在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法和应用。

技术介绍

[0002]晶面织构化(c轴择优生长取向)的纤锌矿AlN薄膜因具有优异的压电特性，以及高击穿场强、高热导率、高温稳定性、高声波传输速率等特点，被广泛应用于高频声表面波(SAW)滤波器、体声波(BAW)滤波器和MEMs传感器等器件中。近年来，Sc掺杂被发现可以显著提高AlN薄膜的压电特性；此外Sc、B、Y等元素掺杂的纤锌矿AlN薄膜也被证实具有优异的铁电特性，可应用于铁电增强型高电子迁移率晶体管和铁电存储器等器件的制备。面向压电、铁电等器件应用的纤锌矿AlN基薄膜一般首先沉积在硅、蓝宝石、氮化镓等单晶衬底上，或者沉积在衬底表面生长有(111)织构化的铂(Pt)、钼(Mo)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)等底电极薄膜上，利用单晶衬底的异质外延晶面或者底电极薄膜的(111)晶面织构诱导纤锌矿AlN基薄膜具有(0002)织构化组织结构；随后在AlN基薄膜表面利用硬掩模板或者光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法，其特征在于，所述方法利用同一Al金属靶，在纤锌矿AlN基薄膜表面原位生长金属Al薄膜，随后将金属Al薄膜原位氧化为超薄致密的Al2O3层对其下的AlN基压电、铁电薄膜进行完全覆盖保护，得到在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层。2.根据权利要求1所述的一种在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将清洗后的单晶衬底或者表面生长有(111)织构化底电极薄膜的衬底放置于真空设备的样品台上；步骤二：整个过程采用同一Al金属靶，添加Sc、Y、B作为掺杂元素靶，在Ar、N2混合气氛或纯N2气氛下，采用磁控溅射技术在步骤(一)的衬底上沉积具有(0002)织构化组织结构的纤锌矿AlN基压电、铁电薄膜；随后在同一个腔室，在纯Ar气氛下，继续采用磁控溅射技术在AlN基薄膜表面原位沉积厚度为2
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5纳米的金属Al薄膜；最后对该金属Al薄膜在同一真空腔室内进行原位氧化处理，使其转变为非晶态、致密的Al2O3薄层完全覆盖在其下的纤锌矿AlN基压电、铁电薄膜上。3.根据权利要求2所述的一种在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法，其特征在于，所述的磁控溅射技术可替换为激光脉冲沉积技术。4.根据权利要求2所述的一种在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法，其特征在于，所述的单晶衬底采用蓝宝石、Si、Ge、GaN或其他III
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V族半导体材料中的一种；所述的(111)织构化底电极薄膜包括铂、钼、氮化钛、氮化钽中的一种，厚度为50
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150nm。5.根据权利要求2所述的一种在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法，其特征在于，所述的AlN基薄膜厚度为50～1500nm；所述的Al2O3薄层的厚度为2
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5nm。6.根据权利要求2所述的一种在纤锌矿氮化铝基薄膜表面原位生长超薄氧化铝保护层的方法，其特征在于，所述的工艺参数包括靶基距、氩气与氮气的比例、溅射功率、基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙纳纳，徐进，周大雨，
申请(专利权)人：大连芯材薄膜技术有限公司，
类型：发明
国别省市：