本發(fā)明涉及一種大的正溫度系數(shù)的氧化硅薄膜及其沉積方法，屬于信息電子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在過去的幾十年里，聲表面波器件得到了迅速的發(fā)展。在通訊、傳感等技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，人們對于高溫度穩(wěn)定性的聲表面波器件的渴望越來越強烈。氧化硅作為最常用的溫度補償薄膜而被廣泛采用。傳統(tǒng)的氧化硅薄膜都是采用PECVD沉積方法。但是PECVD采用的裝置復(fù)雜，使用的原料具有毒性，且維護(hù)成本高。而常規(guī)的磁控濺射具有成本低、工藝參數(shù)方便可調(diào)、可連續(xù)生產(chǎn)、材料改性方便、無毒無污染等優(yōu)點。因此用磁控濺射生長高質(zhì)量的正溫度系數(shù)的氧化硅薄膜具有重要意義，而采用的工藝對于沉積正溫度系數(shù)氧化硅溫度補償薄膜具有重要作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種大的正溫度系數(shù)的氧化硅薄膜及其沉積方法，本發(fā)明采用射頻磁控濺射，并在濺射氣體中充入少量氨氣（NH₃），在襯底上沉積得到氧化硅薄膜。

本發(fā)明所提供的大的正溫度系數(shù)的氧化硅薄膜的沉積方法，包括如下步驟：

采用磁控濺射的方法在襯底上濺射即得到所述氧化硅薄膜；

所述磁控濺射采用的工作氣體為氨氣和氬氣的混合氣體。

上述的沉積方法中，所述氨氣與所述氬氣的體積比可為0.02～0.17：1，具體可為0.1：1；

所述氬氣的純度為99.999%，所述氨氣的純度為99.999%。

上述的沉積方法中，所述工作氣體通過流量控制器通入至磁控濺射鍍膜機(jī)的真空腔中；

所述工作氣體的通入流量可為0.1ml/min～60ml/min，所述氨氣的通入流量可為0.45ml/min，所述氬氣的通入流量可為4.5ml/min。

上述的沉積方法中，所述濺射步驟之前，控制磁控濺射鍍膜機(jī)的真空腔的真空度可為10^-6～10^-2Pa，具體可為5×10^-5Pa。

上述的沉積方法中，所述磁控濺射為射頻磁控濺射；

所述濺射的測控濺射源為平面靶磁控濺射源。

上述的沉積方法中，所述濺射的條件如下：

功率密度可為1w/cm²～10w/cm²，具體可為4.5w/cm²；

溫度可為20℃～400℃，具體可為25℃；

壓力可為0.2Pa～2Pa，具體可為0.4Pa；

靶材為氧化硅陶瓷靶；

所述靶材與所述襯底之間的距離可為6cm～9cm，具體可為7cm。

上述的沉積方法中，所述襯底為壓電單晶、壓電陶瓷或壓電薄膜，具體材質(zhì)可為鉭酸鋰、鈮酸鋰等；

所述襯底的厚度為10～500μm。

上述的沉積方法中，所述沉積方法還包括對所述襯底進(jìn)行如下清洗的步驟：

在超聲條件下，采用丙酮、乙醇和水清洗所述襯底。

上述的沉積方法中，所述濺射完成后，還包括向磁控濺射鍍膜機(jī)的真空室中充入氮氣至真空室內(nèi)壓力為大氣壓，取出所制備的氧化硅薄膜的步驟。

上述方法沉積得到的氧化硅薄膜也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明氧化硅薄膜可用于制備溫度補償表面波器件或體聲波器件。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明濺射過程中無毒無污染，工藝簡單，工作氣體中充入一定量氨氣后得到的氧化硅薄膜中還含有氫原子和氨基等基團(tuán)，它使得在同樣的厚度下含有這些基團(tuán)的薄膜比那些不含有這些基團(tuán)的薄膜具有更大的正溫度系數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備的溫度補償聲表面波器件的實物圖。

圖2為本發(fā)明實施例1制備的溫度補償聲表面波器件的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，各標(biāo)記如下：

1氮化硅鈍化層；2氧化硅溫度補償層；3金屬叉指電極；4壓電基片。

圖3為本發(fā)明實施例1制備的溫度補償聲表面波器件的中心頻率隨溫度的漂移曲線。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

實施例1、制備溫度補償聲表面波器件

1、42°YX-LiTaO₃上反應(yīng)磁控濺射沉積氧化硅薄膜。

1）將做好叉指電極的42°YX-LiTaO₃，依次用丙酮、酒精和去離子水各超聲清洗4min，再用氮氣吹干。將已清洗和吹干后的壓電基片（厚度為300μm）放入磁控濺射機(jī)中。啟動機(jī)械泵和分子泵抽真空至5×10^-5Pa；通入氬氣，調(diào)節(jié)高純氬氣（純度為99.999%）流量為4.5sccm，使得氬氣氣壓為0.4Pa；在不打開靶擋板的條件下，接通直流濺射電源，調(diào)節(jié)電流為0.8A，清洗陶瓷靶（純度為99.999%）5min，再通入高純氨氣（純度為99.999%），調(diào)節(jié)氨氣流量為0.45sccm（氨氣與氬氣的體積比為0.1：1），再次調(diào)節(jié)高真空閥門使磁控濺射鍍膜機(jī)真空室中的總氣壓為0.4Pa。

2）對步驟1）中的基片預(yù)濺射5min左右，待電源示數(shù)穩(wěn)定后，打開靶擋板，在室溫下，控制磁控濺射鍍膜機(jī)真空室中的反應(yīng)體系內(nèi)總氣壓為0.4Pa、濺射的功率密度為4.5w/cm²、靶到基片的距離為7cm，開始進(jìn)行濺射，濺射時間為120min，制備了540nm的氧化硅薄膜。

2、制備氮化硅薄膜

1）濺射完成后，關(guān)閉電源和氨氣閥門，換氮化硅陶瓷靶，對步驟2）中的基片預(yù)濺射5min左右，待電源示數(shù)穩(wěn)定后，打開靶擋板，在25℃下，控制磁控濺射鍍膜機(jī)真空室中的體系內(nèi)總氣壓為0.4Pa、濺射的功率密度為6.8w/cm²、靶到基片的距離為7cm，開始進(jìn)行濺射，濺射時間為15min。向磁控濺射鍍膜機(jī)的真空室中充入氮氣至真空室內(nèi)壓力為大氣壓，開腔取出所制備的氧化硅薄膜，制備了平均厚度為50nm的氮化硅薄膜。

3、制備溫度補償聲表面波器件

將步驟2中3）所制備薄膜經(jīng)過旋涂光刻膠、烘烤、曝光、顯影和濕法刻蝕得到溫度補償聲表面波器件。

本實施例得到的溫度補償聲表面波器件的實物圖如圖1所示

本實施例得到的溫度補償聲表面波器件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，其中，1表示氮化鈍化層，2表示氧化硅溫度補償層，3表示金屬叉指電極，4表示壓電基片。

將本實施例制備的溫度補償聲表面波器件放置于探針臺上，控制探針臺溫度進(jìn)行測試，得到該器件的中心頻率隨溫度的漂移曲線如圖3所示。

由圖3可以看出，本發(fā)明薄膜具有大的正溫度系數(shù)。