【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的aln薄膜制备方法，属于半导体材料。
技术介绍
1、氮化铝(aln)是一种iii-v族化合物半导体，具有稳定的六方纤锌矿结构。六边形aln结构的晶格参数为:a轴为c轴为aln具有极大的带隙(～6.2ev)、良好的压电系数(d33＝5.3pm/v)、高电阻率(1011-1014ωcm)、高导热系数(320w/(m.k))、低热膨胀系数(沿c轴方向和垂直于c轴方向分别为4.2×10-6k-1和5.3×10-6k-1)以及优异的化学稳定性。这些特性使aln可应用于深紫外(uv)光电子、微机电系统(mems)压电材料、rf-mems振荡器中的谐振元件和硬涂层等领域。
2、许多沉积技术已被用于获得高质量的aln薄膜。如激光分子束外延(lmbe)，脉冲激光沉积(pld)，金属有机化学气相沉积(mocvd)，磁控溅射和原子层外延(ale)等。但是由于aln在垂直于c轴的热膨胀系数较大一些，通常的高温生长会导致在c面生长aln薄膜经常遇到薄膜应力过大，表面变粗糙，甚至开裂的情况。磁控溅射中的射频溅射技术由于其系统结构和工艺简单，沉积面积大，沉积温度低等优点，长期以来被用于沉积多种类型的薄膜。然而即使在较低的生长温度，热膨胀对晶体的形成也具有显著的影响。因此，在生长aln薄膜过程中，控制样品温度始终是获得高质量aln薄膜的关键参数。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种长周期间隔循环式生长控制aln薄膜制备方法，其特征是利
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的aln薄膜制备方法，以aln陶瓷靶为溅射靶材，在蓝宝石衬底表面进行射频磁控溅射生长aln薄膜，样品温度上升，射频磁控溅射5-20min后(优选为10min)，将电源和进气阀门均关闭，使功率和气体流量降为0，靶材和样品自然冷却5-20min后(优选为10min)，再启动射频磁控溅射，如此溅射-冷却循环进行，直至得到预定厚度的aln薄膜。
4、优选的，所述蓝宝石衬底为α-al2o3晶型，具有六方堆积结构。
5、优选的，在蓝宝石衬底的[0001]面生长aln薄膜。
6、优选的，所述磁控溅射的腔体内真空度设定值为1x10-4 pa-1x10-5 pa。
7、优选的，所述磁控溅射的氩气流量为20-60sccm，腔内工作气压为1-10mtorr。
8、优选的，所述磁控溅射的功率为60～70w。
9、优选的，所述蓝宝石衬底先经丙酮、乙醇、去离子水超声清洗处理。
10、本专利技术的有益效果：
11、1、采用本专利技术方法制备的aln薄膜具有光滑的表面，其表面均方根粗糙度小于1nm，可以很好地兼容半导体器件制备工艺。
12、2、采用本专利技术方法制备的aln薄膜具单晶aln的禁带宽度，其值在6.2ev附近波动，可以使光电器件具有更高的击穿电压和更好的热稳定性。
13、3、本专利技术制备aln薄膜在室温下进行射频磁控溅射，该工艺最高温度低于100℃，适用于与cmos电路互联集成的高性能光电器件的工艺体系。
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1.一种基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的AlN薄膜制备方法，以AlN陶瓷靶为溅射靶材，在蓝宝石衬底表面进行射频磁控溅射生长AlN薄膜，其特征在于：射频磁控溅射5-20min后，将电源和进气阀门均关闭，使功率和气体流量降为0，靶材自然冷却5-20min后，再启动射频磁控溅射，如此溅射-冷却循环进行，直至得到预定厚度的AlN薄膜。
2.根据权利要求1所述的基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的AlN薄膜制备方法，其特征在于：所述蓝宝石衬底为α-Al2O3晶型，具有六方堆积结构。
3.根据权利要求2所述的基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的AlN薄膜制备方法，其特征在于：在蓝宝石衬底的[0001]面生长AlN薄膜。
4.根据权利要求1所述的基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的AlN薄膜制备方法，其特征在于：所述磁控溅射的腔体内真空度设定值为1x10-4 Pa-1x10-5Pa。
5.根据权利要求1所述的基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的AlN薄膜制备方法，其特征在于：所述磁控溅射的氩气流量为20-60sccm，腔内工作气压为
6.根据权利要求1所述的基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的AlN薄膜制备方法，其特征在于：所述磁控溅射的功率为60～70W。
7.根据权利要求1所述的基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的AlN薄膜制备方法，其特征在于：所述蓝宝石衬底先经丙酮、乙醇、去离子水超声清洗处理。
...【技术特征摘要】
1.一种基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的aln薄膜制备方法，以aln陶瓷靶为溅射靶材，在蓝宝石衬底表面进行射频磁控溅射生长aln薄膜，其特征在于：射频磁控溅射5-20min后，将电源和进气阀门均关闭，使功率和气体流量降为0，靶材自然冷却5-20min后，再启动射频磁控溅射，如此溅射-冷却循环进行，直至得到预定厚度的aln薄膜。
2.根据权利要求1所述的基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的aln薄膜制备方法，其特征在于：所述蓝宝石衬底为α-al2o3晶型，具有六方堆积结构。
3.根据权利要求2所述的基于长周期间隔循环式射频磁控溅射技术的aln薄膜制备方法，其特征在于：在蓝宝石衬底的[0001]面生长aln薄膜。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，郭庄鹏，谢自力，陈敦军，修向前，刘斌，赵红，张荣，郑有炓，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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