本發(fā)明屬于電子信息功能材料與器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜及其制備方法，可用于制作現(xiàn)代通信技術(shù)中的諧振器、換能器、壓電傳感器等通信元器件。

背景技術(shù)：

近年來通訊行業(yè)的發(fā)展迅速，通訊系統(tǒng)和通訊設(shè)備的頻率日益提高，集成度越來越高、尺寸日益減小，這對(duì)應(yīng)用于通訊設(shè)備的濾波器提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的介質(zhì)濾波器體積過大，低溫共燒陶瓷濾波器濾波性能相對(duì)較差，這些都難以滿足通訊設(shè)備小型化、集成化和高可靠性的要求。

聲表面波技術(shù)在十九世紀(jì)六十年代末期作為一種新興的電子學(xué)、聲學(xué)和材料學(xué)相結(jié)合的新型學(xué)科，開始走上迅速發(fā)展的道理。因其具有體積小、重量輕、穩(wěn)定性好、可靠性高、功率小等多方面優(yōu)點(diǎn)，使得聲表面波器件廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電子戰(zhàn)、聲納系統(tǒng)、無線通信、光纖通信及廣播電視系統(tǒng)等領(lǐng)域。特別是在移動(dòng)通信領(lǐng)域，聲表面波技術(shù)不可替代的地位推動(dòng)了相關(guān)研究向前發(fā)展。

隨著W-CDMA等第三代無線通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，通信系統(tǒng)中高頻段(5GHz以上)諧振器和濾波器的需求越來越大。氧化鋅(ZnO)、鈮酸鋰(LiTaO₃)等普遍使用的壓電薄膜材料聲表面波傳播速度均低于6000m/s，相比之下，氮化鋁(AlN)在所有非鐵電性材料中具有最快的聲表面波傳播速度。對(duì)于聲表面波傳播速度較低的聲表面波晶體材料，用其制作2.5GHz的聲表面波器件，其IDT指寬度d一般小于0.4微米，5GHz對(duì)應(yīng)的指寬度d應(yīng)小于0.2微米，10GHz對(duì)應(yīng)的指寬度d小于0.1微米，逼近目前半導(dǎo)體工業(yè)水平的極限，造成斷指嚴(yán)重，而且，由于密集的叉指金屬指條平行排列成布線電容，在高頻時(shí)叉指間很容易導(dǎo)通，嚴(yán)重制約了聲表面波器件頻率的進(jìn)一步提高。因此，選擇高聲表面波傳播速度的材料能夠使得叉指指寬較寬時(shí)達(dá)到高頻、大功率的要求。

氮化鋁(AlN)是Ⅲ-V族化合物，一般以六方晶系中的纖鋅礦結(jié)構(gòu)存在。氮化鋁薄膜具有許多優(yōu)異性能，比如說高的熱傳導(dǎo)率、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和低毒害性、良好的光學(xué)性能，經(jīng)研究其具有直接帶隙寬禁帶結(jié)構(gòu)，禁帶寬度為6.2eV，而高取向的氮化鋁薄膜更是擁有高絕緣性、低熱膨脹系數(shù)、高的介質(zhì)擊穿強(qiáng)度、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其在機(jī)械、微電子、光學(xué)及電子元器件、聲表面波器件的制造、高頻寬帶通信和功率半導(dǎo)體器件等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。其中氮化鋁薄膜因高的聲波傳播速度以及大的壓電耦合系數(shù)而成為理想的壓電材料，特別適合用于制作GHz頻帶的聲表面波器件(SAW)和體波(BAW)器件。

由于氮化鋁薄膜的結(jié)晶度、結(jié)晶質(zhì)量對(duì)材料的電阻率、漏電流，表面粗糙度、介電系數(shù)，使用壽命以及更重要的壓電性能具有很大的影響，因此制備高取向度的氮化鋁壓電薄膜就顯得意義重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上文所述，本發(fā)明提供一種a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜及其制備方法，本發(fā)明的制備工藝和使用的設(shè)備較為常用，制得的氮化鋁壓電薄膜可應(yīng)用于高頻、大功率、高機(jī)電耦合系數(shù)器件，并且制得產(chǎn)品可靠性強(qiáng)、成品率高，成本低，有利于大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

首先，本發(fā)明公開一種a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的技術(shù)方案：

包括n型Si(100)襯底，沉積于其表面的a軸取向AlN緩沖層和沉積于a軸取向AlN緩沖層上的a軸取向AlN薄膜；其中，n型Si(100)襯底單面拋光，其厚度優(yōu)選為525μm，且表面粗糙度不高于4nm，a軸取向AlN緩沖層厚度為3～10nm，a軸取向AlN薄膜的厚度為400～500nm，其表面粗糙度低于2.3nm。

其次，本發(fā)明公開一種制備a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的技術(shù)方案的技術(shù)方案：

一種a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟A：將n型Si(100)襯底放入磁控濺射系統(tǒng)的腔室中進(jìn)行真空氬氣處理；

步驟B：采用磁控濺射工藝在Si(100)晶面上沉積a軸取向AlN緩沖層；

步驟C：對(duì)所述a軸取向AlN緩沖層進(jìn)行退火處理；

步驟D：采用磁控濺射工藝在a軸取向AlN緩沖層上沉積a軸取向AlN薄膜；

步驟E：對(duì)所述a軸取向AlN薄膜進(jìn)行退火處理；制得均勻、無缺陷的a軸取向AlN薄膜。

根據(jù)以上a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的制備方法，在進(jìn)行步驟A之前，對(duì)n型Si(100)襯底依次進(jìn)行單面拋光和清洗步驟；所述單面拋光和清洗步驟可以是任何合適的方式，目的在于是獲得潔凈且光滑的n型Si(100)表面，從而使得后續(xù)步驟制得的AlN薄膜能夠更好的沉積。本發(fā)明具體采用以下清洗步驟：

將n型Si(100)襯底依次放入丙酮、無水乙醇和去離子水中進(jìn)行超聲清洗，每次清洗時(shí)間為10～20分鐘，然后使用氮?dú)鈱⑶逑春蟮膎型Si(100)襯底吹干。

本發(fā)明中步驟A將襯底進(jìn)行真空氬氣處理，通過以上處理后，可使襯底獲得原子級(jí)平整的表面，有利于生長(zhǎng)高質(zhì)量薄膜。具體操作如下：將n型Si(100)襯底置于磁控濺射系統(tǒng)的腔室中，待真空度低于8×10^-5時(shí)，將腔室升溫至溫度為400～600℃，持續(xù)通入氬氣并維持15～25分鐘。

AlN薄膜是一種具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的共價(jià)晶體薄膜，晶格常數(shù)Al原子與相鄰的N原子形成畸變的[AlN₄]四面體，沿c軸方向Al-N鍵長(zhǎng)為沿a軸方向的Al-N鍵長(zhǎng)為而單晶硅的晶格常數(shù)為由于晶格的錯(cuò)配度(晶格失配度)的存在將會(huì)影響沉積AlN薄膜晶粒的形狀、成核密度、結(jié)晶質(zhì)量、團(tuán)簇的平均尺寸以及分布等特點(diǎn)，因此本發(fā)明中步驟B采用磁控濺射工藝制備一層a軸取向的AlN薄膜作為進(jìn)一步磁控濺射的緩沖層，具體工藝參數(shù)如下：n型Si(100)襯底的溫度為400～600℃；濺射功率為140W～170W；靶基距為7cm～9cm；氮?dú)夂蜌鍤獾臍怏w流量比為9∶19；濺射氣壓為1.0Pa～1.5Pa；濺射時(shí)間為10～20分鐘；氮?dú)狻鍤夂虯l的靶材純度均為99.99％。

本發(fā)明中步驟C采用退火處理；退火處理時(shí)停止通入氮?dú)狻鍤獠㈥P(guān)閉磁控濺射，處理時(shí)間為20～30分鐘；高溫下退火使的AlN薄膜的原子獲得較高的能量，并使得原子在其表面發(fā)生遷移，形成a軸取向的AlN薄膜。

本發(fā)明中步驟D采用磁控濺射工藝，在a軸取向的AlN緩沖層表面進(jìn)一步沉積高a軸取向的AlN薄膜，由于緩沖層的存在，不僅減緩了熱失配效應(yīng)，而且減少了因?yàn)槲诲e(cuò)而產(chǎn)生的晶體缺陷，并且由于a軸取向緩沖層的存在，使得之后沉積的薄膜沿著a軸取向進(jìn)行生長(zhǎng)，進(jìn)而對(duì)形成高a軸取向的AlN薄膜的生長(zhǎng)具有正面影響；具體工藝參數(shù)如下：沉積有緩沖層的n型Si(100)襯底溫度為300℃～600℃；濺射功率為90W～120W；靶基距為5cm～7cm；氮?dú)夂蜌鍤獾臍怏w流量比為9∶19；濺射氣壓為1.0Pa～1.5Pa；濺射時(shí)間為20～30分鐘；氮?dú)狻鍤夂虯l靶材的純度均為99.99％。

本發(fā)明中步驟E采用退火處理以實(shí)現(xiàn)襯底上的粒子活化反應(yīng)能力提高，進(jìn)而使得粒子在襯底表面會(huì)重新排列再分布，并促使晶粒長(zhǎng)大、晶粒之間的空隙減小、點(diǎn)缺陷和晶界變小，更容易形成高結(jié)晶取向的AlN薄膜，退火處理時(shí)停止通入氮?dú)狻鍤獠㈥P(guān)閉磁控濺射，退火處理時(shí)間為25～35分鐘。

根據(jù)上文所述，本發(fā)明具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明采用a軸取向的AlN作為緩沖層，由于其晶格和后續(xù)沉積的AlN薄膜的晶格匹配度高，并且兩者熱膨脹系數(shù)相近；同時(shí)本發(fā)明的緩沖層具有和AlN薄膜同質(zhì)的結(jié)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)過渡層與AlN薄膜間常見的擴(kuò)散行為；因此，本發(fā)明采用的磁控濺射工藝預(yù)沉積緩沖層改善了AlN薄膜的生長(zhǎng)質(zhì)量，降低其表面粗糙度，有利于提高AlN薄膜的壓電效應(yīng)并降低聲表面波的傳播損耗。

2.本發(fā)明制備工藝中緩沖層和高取向、高品質(zhì)的AlN薄膜的制備無需分室進(jìn)行，在同一真空室則能實(shí)現(xiàn)，制備過程中操作簡(jiǎn)單易行，環(huán)保節(jié)能，原材料供應(yīng)充足且價(jià)格低廉，適合于制作現(xiàn)代通信技術(shù)中高性能通信元器件。

3.本發(fā)明制備的AlN薄膜具取向度高，呈完全的a軸取向；產(chǎn)品可靠性強(qiáng)，成品率高，成本較低，有利于應(yīng)用于聲表面波器件中以實(shí)現(xiàn)提高聲表面波的傳播速度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制得的a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的XRD分析圖譜。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制得的a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的XRD分析圖譜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述：

本發(fā)明公開的一種a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示；本實(shí)施例具體為：由單面拋光的n型Si(100)襯底，a軸取向AlN緩沖層和a軸取向AlN薄膜依次由下至上疊加組成；其中，n型Si(100)襯底的厚度優(yōu)選為525μm，其表面粗糙度不高于4nm，a軸取向AlN緩沖層厚度為3～10nm，a軸取向AlN薄膜的厚度為400～500nm，其表面粗糙度低于2.3nm。

實(shí)施例1：

一種a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的制備方法，包括以下步驟：

在進(jìn)行步驟A前，通常對(duì)n型Si(100)襯底表面進(jìn)行拋光、清洗處理；

表面拋光處理：將n型Si(100)襯底的表面用金剛石泥漿進(jìn)行拋光，用光學(xué)顯微鏡觀察襯底表面沒有劃痕后，再采用現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)機(jī)械拋光方法對(duì)襯底進(jìn)行拋光處理。

清洗處理：首先將n型Si(100)襯底放在丙酮中超聲處理約10分鐘，用去離子水清洗干凈，放入乙醇中超聲處理約10分鐘，用去離子水清洗干凈，放入去離子水中超聲處理約10分鐘，最后用純氮?dú)獯蹈伞?/p>

步驟A：將n型Si(100)襯底放入磁控濺射系統(tǒng)的腔室中進(jìn)行真空氬氣處理；

將清洗干凈的n型Si(100)襯底放入磁控濺射系統(tǒng)的腔室中(注意腔室要保持潔凈)，首先使用機(jī)械泵將濺射腔室抽至低真空狀態(tài)，然后用分子泵將腔室抽至高真空狀態(tài)，本實(shí)施例的真空度為3×10^-5Pa；然后通入少量的氬氣，并對(duì)n型Si(100)襯底進(jìn)行加熱，升溫至420℃后保溫15分鐘，再進(jìn)行下一步驟前應(yīng)對(duì)腔室進(jìn)行除濕以確保腔室內(nèi)部足夠干燥；

步驟B：采用磁控濺射工藝在Si(100)晶面上沉積a軸取向AlN緩沖層；

將靶基距調(diào)節(jié)至7cm，本實(shí)施例采用純度為99.99％的氮?dú)夂蜌鍤?，并使得氮?dú)夂蜌鍤獾牧髁勘葹?∶19，采用直徑為110mm、純度為99.99％的Al靶材，調(diào)節(jié)濺射功率為140W，濺射氣壓為1.2Pa，n型Si(100)襯底溫度為450℃；然后利用磁控濺射的方法在所述n型Si(100)襯底上沉積AlN薄膜，濺射時(shí)間為12分鐘，制得a軸取向的AlN緩沖層；

步驟C：對(duì)所述a軸取向AlN緩沖層進(jìn)行退火處理；

停止通入氬氣和氮?dú)?，并關(guān)閉磁控濺射功率，退火處理20分鐘；此步驟用于提高結(jié)晶性能，提高晶體質(zhì)量；

步驟D：采用磁控濺射工藝在a軸取向AlN緩沖層上沉積a軸取向AlN薄膜；

將靶基距調(diào)節(jié)至5cm，本實(shí)施例采用純度為99.99％的氮?dú)夂蜌鍤猓⑹沟玫獨(dú)夂蜌鍤獾牧髁勘葹?∶19，采用直徑為110mm、純度為99.99％的Al靶材，調(diào)節(jié)濺射功率為90W，濺射氣壓為1.0Pa，n型Si(100)襯底溫度為300℃；然后利用磁控濺射的方法在所述n型Si(100)襯底上沉積AlN薄膜，濺射時(shí)間為25分鐘，制得a軸取向增強(qiáng)的AlN薄膜；此步驟目的為：在a軸取向的AlN緩沖層上進(jìn)一步生長(zhǎng)高品質(zhì)、高取向的a軸取向AlN薄膜；

步驟E：對(duì)所述a軸取向AlN薄膜進(jìn)行退火處理；

停止通入氬氣和氮?dú)?，并關(guān)閉磁控濺射功率，退火處理27分鐘；以此來優(yōu)化結(jié)晶度和晶體質(zhì)量，最終制得高品質(zhì)、高取向的a軸取向AlN薄膜。

實(shí)施例2：

一種a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的制備方法，包括以下步驟：

在進(jìn)行步驟A前，通常對(duì)n型Si(100)襯底表面進(jìn)行拋光、清洗處理；

表面拋光處理：將n型Si(100)襯底的表面用金剛石泥漿進(jìn)行拋光，用光學(xué)顯微鏡觀察襯底表面沒有劃痕后，再采用現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)機(jī)械拋光方法對(duì)襯底進(jìn)行拋光處理。

清洗處理：首先將n型Si(100)襯底放在丙酮中超聲處理約10分鐘，用去離子水清洗干凈，放入乙醇中超聲處理約10分鐘，用去離子水清洗干凈，放入去離子水中超聲處理約10分鐘，最后用純氮?dú)獯蹈伞?/p>

步驟A：將n型Si(100)襯底放入磁控濺射系統(tǒng)的腔室中進(jìn)行真空氬氣處理；

將清洗干凈的n型Si(100)襯底放入磁控濺射系統(tǒng)的腔室中(注意腔室要保持潔凈)，首先使用機(jī)械泵將濺射腔室抽至低真空狀態(tài)，然后用分子泵將腔室抽至高真空狀態(tài)，本實(shí)施例的真空度為1×10^-5Pa；然后通入少量的氬氣，并對(duì)n型Si(100)襯底進(jìn)行加熱，升溫至580℃后保溫25分鐘，再進(jìn)行下一步驟前應(yīng)對(duì)腔室進(jìn)行除濕以確保腔室內(nèi)部足夠干燥；

步驟B：采用磁控濺射工藝在Si(100)晶面上沉積a軸取向AlN緩沖層；

將靶基距調(diào)節(jié)至9cm，本實(shí)施例采用純度為99.99％的氮?dú)夂蜌鍤猓⑹沟玫獨(dú)夂蜌鍤獾牧髁勘葹?∶19，采用直徑為110mm、純度為99.99％的Al靶材，調(diào)節(jié)濺射功率為170W，濺射氣壓為1.5Pa，n型Si(100)襯底溫度為600℃；然后利用磁控濺射的方法在所述n型Si(100)襯底上沉積AlN薄膜，濺射時(shí)間為20分鐘，制得a軸取向的AlN緩沖層；

步驟C：對(duì)所述a軸取向AlN緩沖層進(jìn)行退火處理；

停止通入氬氣和氮?dú)猓㈥P(guān)閉磁控濺射功率，退火處理25分鐘；此步驟用于提高結(jié)晶性能，提高晶體質(zhì)量；

步驟D：采用磁控濺射工藝在a軸取向AlN緩沖層上沉積a軸取向AlN薄膜；

將靶基距調(diào)節(jié)至7cm，本實(shí)施例采用純度為99.99％的氮?dú)夂蜌鍤猓⑹沟玫獨(dú)夂蜌鍤獾牧髁勘葹?∶19，采用直徑為110mm、純度為99.99％的Al靶材，調(diào)節(jié)濺射功率為110W，濺射氣壓為1.4Pa，n型Si(100)襯底溫度為300℃；然后利用磁控濺射的方法在所述n型Si(100)襯底上沉積AlN薄膜，濺射時(shí)間為28分鐘，制得a軸取向增強(qiáng)的AlN薄膜；此步驟目的為：在a軸取向的AlN緩沖層上進(jìn)一步生長(zhǎng)高品質(zhì)、高取向的a軸取向AlN薄膜；

步驟E：對(duì)所述a軸取向AlN薄膜進(jìn)行退火處理；

停止通入氬氣和氮?dú)?，并關(guān)閉磁控濺射功率，退火處理30分鐘；以此來優(yōu)化結(jié)晶度和晶體質(zhì)量，最終制得高品質(zhì)、高取向的a軸取向AlN薄膜。

實(shí)施例3：

一種a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的制備方法，包括以下步驟：

在進(jìn)行步驟A前，通常對(duì)n型Si(100)襯底表面進(jìn)行拋光、清洗處理；

表面拋光處理：將n型Si(100)襯底的表面用金剛石泥漿進(jìn)行拋光，用光學(xué)顯微鏡觀察襯底表面沒有劃痕后，再采用現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)機(jī)械拋光方法對(duì)襯底進(jìn)行拋光處理。

清洗處理：首先將n型Si(100)襯底放在丙酮中超聲處理約10分鐘，用去離子水清洗干凈，放入乙醇中超聲處理約10分鐘，用去離子水清洗干凈，放入去離子水中超聲處理約10分鐘，最后用純氮?dú)獯蹈伞?/p>

步驟A：將n型Si(100)襯底放入磁控濺射系統(tǒng)的腔室中進(jìn)行真空氬氣處理；

將清洗干凈的n型Si(100)襯底放入磁控濺射系統(tǒng)的腔室中(注意腔室要保持潔凈)，首先使用機(jī)械泵將濺射腔室抽至低真空狀態(tài)，然后用分子泵將腔室抽至高真空狀態(tài)，本實(shí)施例的真空度8×10^-7Pa；然后通入少量的氬氣，并對(duì)n型Si(100)襯底進(jìn)行加熱，升溫至500℃后保溫20分鐘，再進(jìn)行下一步驟前應(yīng)對(duì)腔室進(jìn)行除濕以確保腔室內(nèi)部足夠干燥；

步驟B：采用磁控濺射工藝在Si(100)晶面上沉積a軸取向AlN緩沖層；

將靶基距調(diào)節(jié)至8cm，本實(shí)施例采用純度為99.99％的氮?dú)夂蜌鍤猓⑹沟玫獨(dú)夂蜌鍤獾牧髁勘葹?∶19，采用直徑為110mm、純度為99.99％的Al靶材，調(diào)節(jié)濺射功率為160W，濺射氣壓為1.0Pa，n型Si(100)襯底溫度為550℃；然后利用磁控濺射的方法在所述n型Si(100)襯底上沉積AlN薄膜，濺射時(shí)間為15分鐘，制得a軸取向的AlN緩沖層；

步驟C：對(duì)所述a軸取向AlN緩沖層進(jìn)行退火處理；

停止通入氬氣和氮?dú)?，并關(guān)閉磁控濺射功率，退火處理30分鐘；此步驟用于提高結(jié)晶性能，提高晶體質(zhì)量；

步驟D：采用磁控濺射工藝在a軸取向AlN緩沖層上沉積a軸取向AlN薄膜；

將靶基距調(diào)節(jié)至6cm，本實(shí)施例采用純度為99.99％的氮?dú)夂蜌鍤?，并使得氮?dú)夂蜌鍤獾牧髁勘葹?∶19，采用直徑為110mm、純度為99.99％的Al靶材，調(diào)節(jié)濺射功率為110W，濺射氣壓為1.3Pa，n型Si(100)襯底溫度為450℃；然后利用磁控濺射的方法在所述n型Si(100)襯底上沉積AlN薄膜，濺射時(shí)間為20分鐘，制得a軸取向增強(qiáng)的AlN薄膜；此步驟目的為：在a軸取向的AlN緩沖層上進(jìn)一步生長(zhǎng)高品質(zhì)、高取向的a軸取向AlN薄膜；

步驟E：對(duì)所述a軸取向AlN薄膜進(jìn)行退火處理；

停止通入氬氣和氮?dú)?，并關(guān)閉磁控濺射功率，退火處理35分鐘；以此來優(yōu)化結(jié)晶度和晶體質(zhì)量，最終制得高品質(zhì)、高取向的a軸取向AlN薄膜。

實(shí)施例4：

一種a軸取向增強(qiáng)型AlN薄膜的制備方法，包括以下步驟：

在進(jìn)行步驟A前，通常對(duì)n型Si(100)襯底表面進(jìn)行拋光、清洗處理；

表面拋光處理：將n型Si(100)襯底的表面用金剛石泥漿進(jìn)行拋光，用光學(xué)顯微鏡觀察襯底表面沒有劃痕后，再采用現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)機(jī)械拋光方法對(duì)襯底進(jìn)行拋光處理。

清洗處理：首先將n型Si(100)襯底放在丙酮中超聲處理約10分鐘，用去離子水清洗干凈，放入乙醇中超聲處理約10分鐘，用去離子水清洗干凈，放入去離子水中超聲處理約10分鐘，最后用純氮?dú)獯蹈伞?/p>

步驟A：將n型Si(100)襯底放入磁控濺射系統(tǒng)的腔室中進(jìn)行真空氬氣處理；

將清洗干凈的n型Si(100)襯底放入磁控濺射系統(tǒng)的腔室中(注意腔室要保持潔凈)，首先使用機(jī)械泵將濺射腔室抽至低真空狀態(tài)，然后用分子泵將腔室抽至高真空狀態(tài)，本實(shí)施例的真空度為3×10^-5Pa；然后通入少量的氬氣，并對(duì)n型Si(100)襯底進(jìn)行加熱，升溫至400℃后保溫15分鐘，再進(jìn)行下一步驟前應(yīng)對(duì)腔室進(jìn)行除濕以確保腔室內(nèi)部足夠干燥；

步驟B：采用磁控濺射工藝在Si(100)晶面上沉積a軸取向AlN緩沖層；

將靶基距調(diào)節(jié)至7cm，本實(shí)施例采用純度為99.99％的氮?dú)夂蜌鍤猓⑹沟玫獨(dú)夂蜌鍤獾牧髁勘葹?∶19，采用直徑為110mm、純度為99.99％的Al靶材，調(diào)節(jié)濺射功率為140W，濺射氣壓為1.0Pa，n型Si(100)襯底溫度為400℃；然后利用磁控濺射的方法在所述n型Si(100)襯底上沉積AlN薄膜，濺射時(shí)間為10分鐘，制得a軸取向的AlN緩沖層；

步驟C：對(duì)所述a軸取向AlN緩沖層進(jìn)行退火處理；

停止通入氬氣和氮?dú)?，并關(guān)閉磁控濺射功率，退火處理20分鐘；此步驟用于提高結(jié)晶性能，提高晶體質(zhì)量；

步驟D：采用磁控濺射工藝在a軸取向AlN緩沖層上沉積a軸取向AlN薄膜；

將靶基距調(diào)節(jié)至5cm，本實(shí)施例采用純度為99.99％的氮?dú)夂蜌鍤?，并使得氮?dú)夂蜌鍤獾牧髁勘葹?∶19，采用直徑為110mm、純度為99.99％的Al靶材，調(diào)節(jié)濺射功率為90W，濺射氣壓為1.0Pa，n型Si(100)襯底溫度為300℃；然后利用磁控濺射的方法在所述n型Si(100)襯底上沉積AlN薄膜，濺射時(shí)間為20分鐘，制得a軸取向增強(qiáng)的AlN薄膜；此步驟目的為：在a軸取向的AlN緩沖層上進(jìn)一步生長(zhǎng)高品質(zhì)、高取向的a軸取向AlN薄膜；

步驟E：對(duì)所述a軸取向AlN薄膜進(jìn)行退火處理；

停止通入氬氣和氮?dú)?，并關(guān)閉磁控濺射功率，退火處理25分鐘；以此來優(yōu)化結(jié)晶度和晶體質(zhì)量，最終制得高品質(zhì)、高取向的a軸取向AlN薄膜。

以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用與限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的申請(qǐng)范圍內(nèi)所做的任何修改，等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。