AlN（窒化アルミニウム）は、六方晶系ウルツ鉱型構造を持つ共有結合化合物です。 通常は灰色または灰白色で、高い熱伝導率、高温絶縁性、良好な誘電特性、高温での高い材料強度、低い熱膨張係数などの利点があります。 c 軸に沿った AlN 配向の顕著な圧電効果により、電極材料上に c 軸優先配向の AlN 膜を作製することにより、高性能薄膜バルク弾性波デバイスを得ることができます。 AlN 薄膜は、高周波 (RF) フィルターに最適な圧電薄膜材料です。 PAM-XIAMEN の Si ベースの AlN 薄膜は、SAW および FBAR フィルターの製造に使用できます。 特定のパラメータについては、次の表を参照してください。
1. シリコン基板上への AlN 薄膜成膜の仕様
PAM221103-AOS
| 基板 | |
| 材料 | シ (111) |
| 直径 | 4～6インチ |
| エピ層 | |
| 材料 | AlNの |
| 厚さ | 200nm |
| XRD半値幅(002) | ≤1500 秒角 |
| 弓 | ≤30um |
| RMS（5x5um）2） | ≤0.35nm |
| エッジクラック | いいえ |
| スクラッチ | いいえ |
2. Characteristics of Piezoelectric AlN Epitaxial Thin Film
RF フィルタには、主に表面弾性波 (SAW) フィルタとバルク弾性波 (BAW) フィルタの 2 種類があります。 FBAR は BAW の一種です。 選択可能な主な圧電材料には、LiNbO3、LiTaO3、PZT、ZnO、AlN などがあります。 中でも、LiNbO3 と LiTaO3 は弾性表面波フィルター (SAW) に広く使用されており、より低い周波数 (<3 GHz) の SAW フィルターを作成する場合に絶対的な利点があります。 ただし、より高い周波数の FBAR フィルタでは、主に PZT、ZnO、AlN などの圧電材料が使用されます。
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AlN、ZnO、PZT圧電材料の特徴 |
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| 材料特性 | AlNの | ZnO | PZT |
| Kt2（%） | 6.5 | 7.5 | 8-15 |
| 誘電率 | 9.5 | 9.2 | 80-400 |
| 縦音速(m/s) | 10400 | 6350 | 4000-6000 |
| 固有の材料損失 | とても低い | 低いです | 高い |
| CMOSプロセスの互換性 | コンパチブル | 非互換 | 非互換 |
| 沈降速度 | 高い | メディア | 低いです |
| 1GHz減衰量(dB/m) | 800 | 2500 | 非常に大きい |
既知のフィルター圧電材料では、エピタキシャル AlN 薄膜の音波伝播速度は 10400m/s に達することがあります (従来の基板材料は 4000m/s 未満)。 圧電窒化アルミニウム薄膜は、優れた化学的および熱的安定性、圧力、温度、応力、ガスなどの外部環境に対する高い感度、および従来のシリコンベースのCMOS技術との互換性により、最も理想的な圧電材料です。 5G高周波SAW/BAWフィルターやMEMSセンサーなどに。 特に、スカンジウムをドープした AlN 薄膜の圧電効果は圧電係数を大幅に増加させることができ、それによって SAW/BAW の電気機械結合係数が向上し、新世代 5G RF SAW/BAW フィルタリングの中核となる圧電/基板材料となります。
詳細については、メールでお問い合わせください。victorchan@powerwaywafer.com と powerwaymaterial@gmail.com.