離子源對中頻反應(yīng)濺射沉積AlN 薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響

劉蘭蘭1，2 林松盛2 曾德長1 代明江2 胡 芳2

(1.華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 廣州 510641;2.廣州有色金屬研究院新材料研究所 廣州 510651)

　　AlN 薄膜具有很多優(yōu)異的性能：高熱導(dǎo)率(300 W/(m·K))、高禁帶寬度(6.2 eV)、高擊穿場強(qiáng)(14´106 V/cm)以及良好的絕緣性能(電阻率大于1013 Ω·cm)等。如此優(yōu)異的性能使得AlN 的應(yīng)用范圍非常廣泛，尤其是電子封裝方面倍受青睞。目前AlN 薄膜的制備方法很多，但均存在一定的缺陷：設(shè)備昂貴、反應(yīng)溫度高、沉積速率慢或膜層質(zhì)量低等。

　　本文采用離子源輔助中頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)沉積AlN 薄膜，通過中頻反應(yīng)磁控濺射解決了因“靶中毒”引起的“打火”和沉積速率大幅度下降的問題;同時利用離子源輔助沉積，進(jìn)一步提高離化率，從而提高所沉積薄膜的質(zhì)量。以純鋁為靶材，氮氣為反應(yīng)氣體，在工業(yè)純Al、單晶Si、和硬質(zhì)合金等基體材料上沉積AlN 薄膜。著重研究了離子源電流對所沉積AlN薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。采用X 射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、顯微硬度計、薄膜結(jié)合強(qiáng)度劃痕試驗儀等對薄膜結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明：(1)采用中頻磁控濺射和離子源技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合技術(shù)，可大面積高效率地制備出綜合性能良好的AlN 薄膜;(2)提高離子源電流，沉積速率略有下降，膜/基結(jié)合力上升，晶粒長大。