La película delgada de AlScN (nitruro de aluminio y escandio) sobre un sustrato de zafiro o silicio puede ser proporcionada por PAM-XIAMEN para la aplicación de filtros SAW / FBAR, dispositivos optoelectrónicos, dispositivos de potencia y MEMS. AlScN, un ferroeléctrico basado en semiconductores III-V, es un material semiconductor prometedor en la actualidad, que puede reemplazar el Material de AlN en el campo de RF 5G. Al dopar un alto contenido de escandio en nitruro de aluminio, el rendimiento piezoeléctrico y el coeficiente de acoplamiento electromecánico de los dispositivos de radiofrecuencia se pueden mejorar significativamente. La siguiente es la información básica de nuestra plantilla AlScN:
1. Especificaciones de la plantilla AlScN
Plantilla AlScN basada en zafiro n.o 1
| Parámetros | Película AlScN sobre oblea de zafiro en plano C | ||
| Sl. No. | PAM-050A | PAM-100A | PAM-150A |
| Diámetro | 2 " | 4 " | 6 " |
| Concentración Sc | 40 ± 15% | ||
| Espesor de película AlScN | 800 um | ||
| FWHM-HRXRD | ≤120 segundos de arco | ||
| Ra [5x5um] | ≤10 nm | ||
| TTV | ≤10 um | ≤20 um | ≤20 um |
| Arco | ≤20 um | ≤ 40 um | ≤ 60 um |
| Deformación | ≤20 um | ≤ 40 um | ≤ 60 um |
| Sustrato de zafiro | |||
| Espesor del sustrato | 430 ± 15 um | 650 ± 20 um | 1300 ± 20 um |
| Orientación | eje c (0001) ± 0,2 ° | ||
| Superficie útil | > 95% | ||
| Grietas | Ninguno | ||
Plantilla de AlScN basada en Si n. ° 2
| Parámetros | Película de AlScN sobre sustrato de silicio de plano C | ||
| Sl. No. | PAM-100S | PAM-150S | PAM-200S |
| Diámetro | 4 " | 6 " | 8 " |
| Concentración Sc | 40 ± 5% | ||
| Espesor de película AlScN | 800 um | ||
| FWHM-HRXRD | ≤2 ° | ||
| Ra [5x5um] | ≤5 nm | ||
| TTV | ≤10 um | ≤5 um | ≤4 um |
| Arco | ≤25 um | ≤ 40 um | ≤ 40 um |
| Deformación | ≤25 um | ≤ 40 um | ≤ 40 um |
| El sustrato de silicio | |||
| Espesor del sustrato | 525 ± 20 um | 625 ± 15 um | 725 ± 15 um |
| Orientación | eje c (0001) ± 0,2 ° | ||
| Tipo de conductividad | NOTARIO PÚBLICO | ||
| Resistividad | > 5000 ohmios | ||
| Superficie útil | > 95% | ||
| Grietas | Ninguno | ||
2. Dificultades y soluciones en la preparación de películas de nitruro de escandio de aluminio y escandio muy dopadas con Sc
Debido a la incorporación de alta concentración de Sc, la entropía de mezcla de la aleación de nitruro ternario es positiva y la película se encuentra en un estado metaestable, lo que hace que el propio material tenga una tendencia a la descomposición de fase. Por lo tanto, las condiciones de preparación para películas de AlScN de alta calidad y dopadas con alto contenido de Sc son extremadamente sensibles, lo que se ha convertido en un gran problema que restringe la producción en masa de películas delgadas de nitruro de escandio de aluminio ferroeléctrico y las aplicaciones industriales posteriores a gran escala.
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.
Al aumentar la concentración de Sc en la película delgada de AlN dopada con escandio, la estructura del material también pasará de una estructura de wurtzita pura (estructura de AlN) a una estructura hexagonal en capas (fase metaestable de ScN). Este cambio ha sido confirmado por experimentos. Dado que es difícil determinar la concentración de dopaje inicial de la transición de fase en la operación real, es difícil determinar con precisión la solubilidad de los metales de transición en materiales de aleación. Sin embargo, la literatura existente muestra que la solubilidad de los metales de transición en AlN es baja. Las investigaciones sobre la estabilidad de fase y las características estructurales de las películas de AlN dopadas con escandio muestran que cuando la concentración dopada con escandio x <56%, la estructura hexagonal de wurtzita es dominante; cuando la concentración dopada con escandio x> 56%, el sistema de cristal cúbico es la estructura principal.
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