高功率脉冲磁控溅射制备氮化铝薄膜的最优靶材溅射模式

摘要： 低表面粗糙度、低残余应力且具有(002)择优取向的氮化铝(AlN)薄膜在微电子和光电器件中备受青睐。本文采用反应式高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术沉积AlN薄膜，研究了铝靶溅射模式及溅射功率对薄膜残余应力、晶体结构、表面粗糙度及形貌的影响。结果表明：当铝靶溅射模式从金属模式依次转变为过渡模式和化合物模式时，铝物种数量减少而离子-中性粒子比升高。与化合物模式相比，过渡模式下制备的AlN薄膜具有更低的表面粗糙度和残余应力。此外，在过渡模式下提高溅射功率可获得具有(002)择优取向且残余应力更低的AlN薄膜。要制备具有特定(002)择优取向、低表面粗糙度及残余应力的反应式HPPMS-AlN薄膜，采用高溅射功率的过渡模式靶材溅射为最优方案。