AlScN -skabelon

AlScN -skabelon

AlScN (Aluminium Scandium Nitride) tynd film på safir- eller siliciumsubstrat kan leveres af PAM-XIAMEN til anvendelse af SAW / FBAR -filtre, optoelektroniske enheder, strømudstyr og MEMS. AlScN, et III-V halvlederbaseret ferroelektrisk materiale, er i øjeblikket et lovende halvledermateriale, som kan erstatte AlN materiale i 5G RF -felt. Ved doping af et højt indhold af scandium i aluminiumnitrid kan den piezoelektriske ydeevne og elektromekaniske koblingskoefficient for radiofrekvensanordninger forbedres betydeligt. Følgende er de grundlæggende oplysninger om AlScN -skabelonen fra os:

AlScN -skabelon

1. Specifikationer for AlScN -skabelon

Nr. 1 Safir-baseret AlScN-skabelon

Parametre AlScN Film på C-plane Sapphire Wafer
Sl. Ingen. PAM-050A PAM-100A PAM-150A
Diameter 2” 4 ” 6 ”
Sc Koncentration 40 ± 15 %
AlScN filmtykkelse 800 um
FWHM-HRXRD ≤120 buesek
Ra [5x5um] ≤10 nm
TTV ≤10 um ≤20 um ≤20 um
Sløjfe ≤20 um ≤40 um ≤60 um
Warp ≤20 um ≤40 um ≤60 um
Safirsubstrat
Substrattykkelse 430 ± 15 um 650 ± 20 um 1300 ± 20 um
Orientering c-akse (0001) ± 0,2 °
brugbar Area > 95%
Revner Ingen

 

No.2 Si-baseret AlScN-skabelon

Parametre AlScN Film på C-plane siliciumsubstrat
Sl. Ingen. PAM-100S PAM-150S PAM-200S
Diameter 4 ” 6 ” 8 ”
Sc Koncentration 40 ± 5 %
AlScN filmtykkelse 800 um
FWHM-HRXRD ≤2 °
Ra [5x5um] ≤5 nm
TTV ≤10 um ≤5 um ≤4 um
Sløjfe ≤25 um ≤40 um ≤40 um
Warp ≤25 um ≤40 um ≤40 um
Siliciumsubstrat
Substrattykkelse 525 ± 20 um 625 ± 15 um 725 ± 15 um
Orientering c-akse (0001) ± 0,2 °
Ledningsevne Type N/P
Resistivity > 5000 ohm
brugbar Area > 95%
Revner Ingen

 

2. Vanskeligheder og løsninger ved forberedelse af stærkt sc-dopede aluminiumscandiumnitridfilm

På grund af inkorporering af høj Sc -koncentration er blandingsentropien i den ternære nitridlegering positiv, og filmen er i en metastabil tilstand, hvilket får selve materialet til at have en tendens til fase -nedbrydning. Derfor er forberedelsesbetingelserne for AlScN-film med høj Sc-doping og høj kvalitet ekstremt følsomme, hvilket er blevet et stort problem, der begrænser masseproduktionen af ​​ferroelektrisk aluminiumscandiumnitrid tyndfilm og de nedstrøms store industrielle applikationer.

Because Sc, Al, and N do not have solid solubility in thermal equilibrium, it is difficult to prepare Sc-Al or Sc-Al-N alloy targets. In the previous studies, most of the schemes used dual-target sputtering systems to prepare AlScN films. This scheme cannot prepare a thin film with uniform Sc concentration and uniform performance. With the increasing maturity of AlSc alloy target preparation technology, Sc-Al alloy ingots can basically meet the needs of various target materials. Therefore, the magnetron sputtering technology of alloy targets is used to prepare AlScN thin films. In 2010, Japan’s Akiyama et al used Sc0.42Al0.58 alloy targets to successfully fabricate Sc0.38Al0.62N films with a piezoelectric coefficient of 19 pC/N, which were combined with the Sc0.38Al0.62N films prepared by the double co-sputtering method. The piezoelectric constants are basically the same, which confirms the feasibility of AlSc alloy targets for preparing high-voltage electrical ScxAl1-xN films. At the same time, it is proposed that AlSc alloy targets are effective targets for keeping the concentration of scandium in ScxAl1-xN films constant. In 2017, Chiba University in Japan used an AlSc alloy target to grow a Sc0.32Al0.68N film, and successfully fabricated a SAW device with an electromechanical coupling coefficient greater than 2.5% based on the film material. In 2020, the University of Pennsylvania in the United States successfully fabricated a 1.5GHz SAW device with an electromechanical coupling coefficient as high as 4.78% based on the Si-based Al0.68Sc0.32N film.

Forøgelse af koncentrationen af ​​Sc i den skandium-dopede AlN tynde film, vil materialets struktur også overgå fra en ren wurtzitstruktur (AlN-struktur) til en lagdelt sekskantet struktur (ScN-metastabil fase). Denne ændring er blevet bekræftet ved forsøg. Da det er vanskeligt at bestemme den indledende dopingkoncentration af faseovergangen ved faktisk drift, er det vanskeligt nøjagtigt at bestemme opløseligheden af ​​overgangsmetaller i legeringsmaterialer. Den eksisterende litteratur viser imidlertid, at opløseligheden af ​​overgangsmetaller i AlN er lav. Forskning om fasestabilitet og strukturelle egenskaber ved scandium-dopede AlN-film viser, at når den scandium-dopede koncentration x <56%er den sekskantede wurtzitstruktur dominerende; når den scandium-dopede koncentration x> 56%, er det kubiske krystal system hovedstrukturen.

powerwaywafer

For mere information, kontakt os venligst e-mail på [email protected] og [email protected].

 

Del dette indlæg