奧趨光電技術(shù)（杭州）有限公司（簡稱：奧趨光電）是一家全球領(lǐng)先的氮化鋁晶體材料解決方案供應商。奧趨光電在SEMICON China 2021舉辦的“2021年功率與化合物半導體國際論壇”推出了采用自主創(chuàng)新技術(shù)開發(fā)的具有世界領(lǐng)先水平的高質(zhì)量藍寶石基鋁鈧氮薄膜模板產(chǎn)品。

鋁鈧氮是目前極具前景的半導體材料，可取代5G射頻前端BAW（FBAR）/SAW濾波器中的氮化鋁材料，并在新一代功率器件領(lǐng)域極具應用前景。通過將高含量的鈧元素摻入氮化鋁，射頻器件的壓電性能和機電耦合系數(shù)能取得顯著提升。然而，由于摻高鈧濃度（＞40 at%）的鋁鈧氮薄膜在生長過程中容易出現(xiàn)從纖鋅礦結(jié)構(gòu)到立方晶系鹽石結(jié)構(gòu)的相變，鋁鈧氮薄膜晶相的穩(wěn)定性仍然是工業(yè)化大規(guī)模應用的重要難題。因此，高鈧濃度的鋁鈧氮模板制備被公認極具有挑戰(zhàn)性。

圖1 奧趨光電藍寶石基鋁鈧氮（Al0.56Sc0.44N）薄膜模板

常規(guī)制備鋁鈧氮薄膜的技術(shù)有磁控濺射法（Sputtering）、分子束外延法（MBE）和金屬有機化學氣相沉積法（MOCVD）。磁控濺射法是生長半導體薄膜的主流技術(shù)，因其較低的制備成本普受歡迎，但目前采用該技術(shù)制備的鋁鈧氮薄膜質(zhì)量離工業(yè)應用要求仍存在較大差距。MBE和MOCVD的技術(shù)方案具備生長出質(zhì)量相對較高的薄膜能力，但從滿足工業(yè)應用要求方面，薄膜質(zhì)量仍需進一步提升。同時，采用這兩種技術(shù)制備鋁鈧氮薄膜的工藝難度大（如由于鈧的材料特性缺乏鈧的前驅(qū)體），且無法滿足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)需求。

奧趨光電研發(fā)團隊開發(fā)了一系列獨特的專利技術(shù)，成功在藍寶石襯底上生長出高結(jié)晶質(zhì)量的鋁鈧氮薄膜，鈧元素原子濃度高達44 %（EDS檢測結(jié)果），并且具備低成本和大規(guī)模量產(chǎn)等特點。第三方機構(gòu)檢測結(jié)果表明，鋁鈧氮薄膜（500 nm膜厚）的高分辨X射線（0002）衍射搖擺曲線（Omega掃描）半高寬（FWHM）低至88-90弧秒且峰強高達400,000-500,000 cps（如圖2a所示），（10-12）非對稱衍射搖擺曲線半高寬為300-350弧秒。原子力顯微鏡（AFM）檢測薄膜表面的粗糙度（Ra）為4-5nm，且整體均勻性高。

圖2a 藍寶石基鋁鈧氮薄膜（0002）衍射搖擺曲線

圖2b 藍寶石基鋁鈧氮薄膜AFM形貌圖

奧趨光電創(chuàng)始人兼CEO吳亮博士表示：“世界各地的許多科學家花費了大量的精力開展高質(zhì)量鋁鈧氮薄膜材料的開發(fā)，但是在我們之前沒有機構(gòu)/團隊能夠制備出如此高質(zhì)量且高鈧含量的鋁鈧氮薄膜。這毋庸置疑對各類下游應用，如高性能5G BAW（FBAR）/SAW濾波器和功率器件等，是非常振奮人心的消息。我們目前正在與中國幾家技術(shù)領(lǐng)先的下游企業(yè)進行合作，計劃逐步實現(xiàn)高性能的5G BAW（FBAR）/SAW濾波器制造，以滿足日益嚴苛的工業(yè)需求。”

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