離子源對中頻反應濺射沉積AlN 薄膜結構和性能的影響

劉蘭蘭1，2 林松盛2 曾德長1 代明江2 胡 芳2

(1.華南理工大學材料科學與工程學院 廣州 510641;2.廣州有色金屬研究院新材料研究所 廣州 510651)

　　AlN 薄膜具有很多優異的性能：高熱導率(300 W/(m·K))、高禁帶寬度(6.2 eV)、高擊穿場強(14´106 V/cm)以及良好的絕緣性能(電阻率大于1013 Ω·cm)等。如此優異的性能使得AlN 的應用范圍非常廣泛，尤其是電子封裝方面倍受青睞。目前AlN 薄膜的制備方法很多，但均存在一定的缺陷：設備昂貴、反應溫度高、沉積速率慢或膜層質量低等。

　　本文采用離子源輔助中頻反應磁控濺射技術沉積AlN 薄膜，通過中頻反應磁控濺射解決了因“靶中毒”引起的“打火”和沉積速率大幅度下降的問題;同時利用離子源輔助沉積，進一步提高離化率，從而提高所沉積薄膜的質量。以純鋁為靶材，氮氣為反應氣體，在工業純Al、單晶Si、和硬質合金等基體材料上沉積AlN 薄膜。著重研究了離子源電流對所沉積AlN薄膜結構和性能的影響。采用X 射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、顯微硬度計、薄膜結合強度劃痕試驗儀等對薄膜結構及性能進行表征。結果表明：(1)采用中頻磁控濺射和離子源技術相結合的復合技術，可大面積高效率地制備出綜合性能良好的AlN 薄膜;(2)提高離子源電流，沉積速率略有下降，膜/基結合力上升，晶粒長大。