L'AlN (nitrure d'aluminium) est un composé à liaison covalente avec une structure wurtzite hexagonale. Généralement de couleur grise ou blanc grisâtre, il présente des avantages tels qu'une conductivité thermique élevée, une isolation à haute température, de bonnes propriétés diélectriques, une résistance élevée du matériau à haute température et un faible coefficient de dilatation thermique. En raison de l'effet piézoélectrique significatif de l'orientation de l'AlN le long de l'axe c, des dispositifs à ondes acoustiques de masse à couches minces hautes performances peuvent être obtenus en préparant des films d'AlN avec une orientation préférée sur l'axe c sur les matériaux d'électrode. La couche mince d'AlN est un matériau de couche mince piézoélectrique idéal pour les filtres radiofréquences (RF). Le film mince AlN à base de Si de PAM-XIAMEN peut être utilisé pour préparer des filtres SAW et FBAR. Veuillez vous référer au tableau suivant pour les paramètres spécifiques :
1. Spécification du dépôt de couche mince d'AlN sur un substrat de silicium
PAM221103-AOS
| Substrat | |
| Matériel | Oui (111) |
| Diamètre | 4 ~ 6 pouces |
| Couche épi | |
| Matériel | AIN |
| Épaisseur | 200nm |
| DRX FWHM(002) | ≤1500 arcsec |
| Arc | ≤30um |
| RMS (5x5um2） | ≤0,35 nm |
| Fissure du bord | Non |
| Se gratter | Non |
2. Characteristics of Piezoelectric AlN Epitaxial Thin Film
Il existe principalement deux types de filtres RF : les filtres à ondes acoustiques de surface (SAW) et les filtres à ondes acoustiques de volume (BAW). FBAR est un type de BAW. Les principaux matériaux piézoélectriques disponibles pour la sélection comprennent LiNbO3, LiTaO3, PZT, ZnO et AlN. Parmi eux, LiNbO3 et LiTaO3 sont largement utilisés dans les filtres à ondes acoustiques de surface (SAW) et présentent des avantages absolus dans la préparation de filtres SAW à basses fréquences (<3 GHz). Mais dans les filtres FBAR à haute fréquence, des matériaux piézoélectriques tels que le PZT, le ZnO et l'AlN sont principalement utilisés.
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Caractéristiques des matériaux piézoélectriques AlN, ZnO, PZT |
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| Propriétés matérielles | AIN | ZnO | PZT |
| Kt2（%） | 6.5 | 7.5 | 8-15 |
| Constante diélectrique | 9.5 | 9.2 | 80-400 |
| Vitesse longitudinale du son (m/s) | 10400 | 6350 | 4000-6000 |
| Perte matérielle inhérente | très lent | faible | haut |
| Compatibilité des processus CMOS | compatible | incompatible | incompatible |
| Taux de sédimentation | haut | moyen | faible |
| Atténuation de 1 GHz (dB/m) | 800 | 2500 | très grand |
Dans les matériaux piézoélectriques de filtre connus, la vitesse de propagation des ondes sonores des films minces épitaxiaux d'AlN peut atteindre 10 400 m/s (par rapport aux matériaux de substrat traditionnels inférieurs à 4 000 m/s). En raison de son excellente stabilité chimique et thermique, ainsi que de sa haute sensibilité aux environnements externes tels que la pression, la température, les contraintes et les gaz, et de sa compatibilité avec la technologie CMOS conventionnelle à base de silicium, le film mince piézoélectrique de nitrure d'aluminium est le matériau piézoélectrique le plus idéal. dans les filtres SAW/BAW haute fréquence 5G et les capteurs MEMS. En particulier, l'effet piézoélectrique à couche mince d'AlN dopé au scandium peut augmenter considérablement leur coefficient piézoélectrique, améliorant ainsi le coefficient de couplage électromécanique de SAW/BAW, ce qui en fait le matériau piézoélectrique/substrat de base pour le filtrage SAW/BAW RF 5G de nouvelle génération.
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