离子源对中频反应溅射沉积AlN 薄膜结构和性能的影响

离子源对中频反应溅射沉积AlN 薄膜结构和性能的影响

刘兰兰1，2 林松盛2 曾德长1 代明江2 胡 芳2

(1.华南理工大学材料科学与工程学院 广州 510641;2.广州有色金属研究院新材料研究所 广州 510651)

　　AlN 薄膜具有很多优异的性能：高热导率(300 W/(m·K))、高禁带宽度(6.2 eV)、高击穿场强(14´106 V/cm)以及良好的绝缘性能(电阻率大于1013 Ω·cm)等。如此优异的性能使得AlN 的应用范围非常广泛，尤其是电子封装方面倍受青睐。目前AlN 薄膜的制备方法很多，但均存在一定的缺陷：设备昂贵、反应温度高、沉积速率慢或膜层质量低等。

　　本文采用离子源辅助中频反应磁控溅射技术沉积AlN 薄膜，通过中频反应磁控溅射解决了因“靶中毒”引起的“打火”和沉积速率大幅度下降的问题;同时利用离子源辅助沉积，进一步提高离化率，从而提高所沉积薄膜的质量。以纯铝为靶材，氮气为反应气体，在工业纯Al、单晶Si、和硬质合金等基体材料上沉积AlN 薄膜。着重研究了离子源电流对所沉积AlN薄膜结构和性能的影响。采用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、薄膜结合强度划痕试验仪等对薄膜结构及性能进行表征。结果表明：(1)采用中频磁控溅射和离子源技术相结合的复合技术，可大面积高效率地制备出综合性能良好的AlN 薄膜;(2)提高离子源电流，沉积速率略有下降，膜/基结合力上升，晶粒长大。