Herstellung und Charakterisierung von gesputterten Aluminiumnitrid- Dünnschichten für MEMS Anwendungen

Abstract:
Auf Grund seiner CMOS kompatiblen Herstellung und seiner guten, piezoelektrischen Eigenschaften ist reaktivgesputtertes Aluminiumnitrid (AlN) ein bevorzugtes Aktormaterial in MEMS Bauelementen. Die dünnen AlNSchichten müssen c-Achsen orientiert sein, um hohe, piezoelektrische Koeffizienten zu gewährleisten. Aus diesem Grund wird der Einfluss verschiedener Sputterparameter auf das Kristallwachstum von AlN untersucht, um optimale Abscheidebedingungen herauszufinden. Nach umfangreichen Analysen mit Hilfe der Röntgendiffraktometrie ist festzustellen, dass diejenigen Schichten, die in 100% N2-Atmosphäre gesputtert wurden, eine hohe c-Achsen Orientierung zeigen. Der Grad der c- Achsen Orientierung nimmt mit steigendem Argonanteil ab und die (101)- Ebene wird dominant. Bei niedrigem Kammerdruck von 2·10(exp-3) mbar in 100% N2-Atmosphäre ist, unabhängig von der Sputterleistung, ein hoher Grad an c-Achsen Orientierung vorhanden. Schichten, die bei einem Kammerdruck von 6·10-3 mbar und hoher Leistung abgeschieden wurden, zeigen sowohl (002) als auch (100)-Ebenen. Der Einfluss der Substrattemperatur wurde in dieser Arbeit nicht untersucht. Alle AlN- Dünnfilme wurden bei nominell ungeheiztem Substrat abgeschieden.