复合氮化钪铝薄膜及其制备方法、应用

本发明的至少一种实施例涉及一种氮化钪铝薄膜，尤其涉及一种复合氮化钪铝薄膜及其制备方法、应用。

背景技术：

1、伴随着无线通信技术进入5g和6g时代，无线通讯设备的通讯系统工作频率不断提高，对于射频系统芯片有着更高的要求。而射频滤波器作为射频系统芯片中的核心部件，其性能好坏直接影响射频系统芯片的质量。因此需要在更高频率下实现高性能滤波器以满足发展的需求。

2、薄膜谐振器可以拥有高频带的工作频率，在ghz频段薄膜谐振器拥有明显的优势，薄膜谐振器可以满足通信技术高频化发展的趋势，有着很好的应用前景。

3、与常用的氮化铝(aln)薄膜相比，氮化钪铝(scaln)薄膜克服了aln薄膜低压电常数、低机电耦合系数的缺点，并且scaln薄膜具有高声速、高功率以及高耐受性，除此之外scaln薄膜还可以与cmos工艺兼容，可以作为制备压电类mems器件的理想材料。通过使用scaln薄膜，可以实现射频器件的低插损、高带宽、高集成度以及高工作频率，scaln薄膜可被应用于声表面波(saw)、薄膜体声波谐振器(fbar)、压电超声换能器(pmut)、及高电子迁移率场效应晶体管(hemts)等领域。

4、与较为成熟的氮化铝薄膜相比，氮化钪铝薄膜的制备还面临着许多问题。由于钪元素的掺杂，氮化钪铝薄膜的制备条件更为严苛，并且对于高掺杂浓度的氮化钪铝薄膜，其在制备上还存在较大困难与挑战，并不能实现高质量以及大批量的生产。随着钪元素掺杂浓度的提升，氮化钪铝薄膜的质量会受到一定影响，其晶体质量、粗糙度以及应力分布都会受到一定影响，会出现异常晶粒等问题，从而影响器件的机电耦合系数以及品质因数q值。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种复合氮化钪铝薄膜及其制备方法，以提高氮化钪铝薄膜的成膜质量。

2、作为本发明的一个方面，本发明提供一种复合氮化钪铝薄膜的制备方法，在衬底上沉积第一氮化钪铝薄膜；在第一氮化钪铝薄膜上沉积第二氮化钪铝薄膜；其中，第二氮化钪铝薄膜的钪掺杂浓度大于第一氮化钪铝薄膜的钪掺杂浓度。

3、作为本发明的另一个方面，本发明提供一种利用上述的制备方法得到的复合氮化钪铝薄膜。

4、作为本发明的又一个方面，本发明提供一种声波谐振器，包括上述的复合氮化钪铝薄膜形成的压电层。

5、根据本发明上述实施例提供的复合氮化钪铝薄膜，通过在衬底上沉积低钪掺杂浓度的第一氮化钪铝薄膜，在第一氮化钪铝薄膜上沉积高钪掺杂浓度的第二氮化钪铝薄膜，以形成高质量、高结晶度和低半峰全宽的复合氮化钪铝薄膜。

6、根据本发明上述实施例提供的复合氮化钪铝薄膜，采用具有钪掺杂浓度梯度的复合氮化钪铝薄膜作为压电层形成声波谐振器，有利于提高声波谐振器的机电耦合系数和品质因数。

技术特征：

1.一种复合氮化钪铝薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二氮化钪铝薄膜(32)的钪掺杂浓度为20％～45％。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一氮化钪铝薄膜(31)的钪掺杂浓度为5％～20％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二氮化钪铝薄膜(32)的厚度为100nm～1000nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一氮化钪铝薄膜(31)的厚度为100nm～1000nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底(1)与所述第一氮化钪铝薄膜(31)之间形成有种子层(2)，所述种子层(2)适用于增加所述第一氮化钪铝薄膜(31)与所述衬底(1)之间的晶格匹配。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述种子层(2)的材料为aln、gan中的一种；

8.一种采用如权利要求1～7中任一项所述的制备方法得到的复合氮化钪铝薄膜。

9.根据权利要求7所述的复合氮化钪铝薄膜，其特征在于，所述复合氮化钪铝薄膜的长度大于10cm，宽度大于10cm。

10.一种声波谐振器，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种复合氮化钪铝薄膜的制备方法，包括：在衬底上沉积第一氮化钪铝薄膜；在第一氮化钪铝薄膜上沉积第二氮化钪铝薄膜；其中，第二氮化钪铝薄膜的钪掺杂浓度大于第一氮化钪铝薄膜的钪掺杂浓度。本发明还提供了一种利用上述的制备方法得到的复合氮化钪铝薄膜。本发明提供的具有钪掺杂浓度梯度的复合氮化钪铝薄膜具有高质量、高结晶度和低半峰全宽的优点。

技术研发人员：左成杰,陶浩然,杨凯,林福宏,方纪明
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4