【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及alscn压电薄膜制备，更具体的说，它涉及一种用于mems传感器的alscn压电薄膜制备方法。
技术介绍
1、随着微电子机械系统(mems)技术的快速发展，压电材料在mems传感器中的应用越来越广泛。压电材料是一种特殊类型的材料，它们能够在外力作用下产生电压，也能够将电压转换为机械变形。这种机械能与电能之间的相互转换特性，使得压电材料在传感器、执行器、能量采集器、精密测量等领域有着广泛的应用。
2、然而，传统的压电材料如pzt(铅锆钛酸盐)存在环境污染问题，并且在高温环境下性能不稳定。
3、alscn(铝钪氮化物)作为一种新型压电材料，具有优异的压电性能、热稳定性和环保特性，逐渐成为mems传感器领域的重要材料。然而，目前的alscn薄膜制备方法仍存在薄膜质量不高、工艺复杂等问题，制约了其广泛应用。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种用于mems传感器的alscn压电薄膜制备方法，以解决
技术介绍
中提到的现有技术中alscn薄膜制备方法仍存在薄膜质量不高、工艺复杂等问题，制约了其广泛应用的技术问题，通过本专利技术的方法，能够在基底上成功生长高质量的alscn压电薄膜，并优化其压电性能、机械强度和热稳定性。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于mems传感器的alscn压电薄膜制备方法，依次包括以下步骤：基底准备、薄膜
5、其中，薄膜沉积流程包括如下步骤：
6、s1，沉积方法：采用分子束外延(mbe)、磁控溅射或化学气相沉积(cvd)等先进的薄膜沉积技术进行alscn薄膜的沉积；
7、s2，沉积参数优化：通过实验研究确定最佳的沉积参数，如溅射功率、氮气流量、基底温度和沉积时间。具体参数如：溅射功率100w-200w，氮气流量20sccm-40sccm，基底温度200℃-400℃。
8、s3，铝和钪的原子比控制：通过精确控制铝(al)和钪(sc)的蒸发源功率，确保alscn薄膜的成分比例和结构均匀性，优化压电性能。
9、s4，沉积环境控制：在高真空环境下进行薄膜沉积，避免杂质污染和氧化，提高薄膜的结晶质量和纯度。
10、退火处理流程包括如下步骤：
11、s1，高温退火：将沉积完成的alscn薄膜在氮气保护下进行高温退火处理，退火温度为700℃-900℃，退火时间为0-2小时。
12、s2，升降温控制：严格控制升温和降温速率，以避免薄膜开裂和基底变形，确保退火过程中薄膜的结构完整性和稳定性。
13、s3，退火效果：退火处理显著提高alscn薄膜的结晶质量，优化其压电性能和机械性能，增强薄膜的可靠性和使用寿命。
14、本专利技术进一步设置为，基底准备包括如下步骤：
15、s1，基底选择：选用硅片、蓝宝石片或其他合适的基底材料，这些材料具有良好的热稳定性和机械强度。
16、s2，表面清洁：通过化学清洗和等离子体处理去除基底表面的有机物、无机物和氧化层，以确保表面洁净度和活性。
17、s3，预处理：在高真空环境下进行预热处理，以去除残留水分和污染物，确保基底表面的洁净度和活性。
18、本专利技术进一步设置为，图形化处理包括如下工艺：
19、s1，光刻工艺：在薄膜表面涂覆光刻胶，通过掩模版进行曝光和显影，精确定义传感器的结构图形和电极图形。
20、s2，刻蚀工艺：采用等离子体刻蚀或湿法刻蚀工艺，去除未被光刻胶保护的区域，形成所需的薄膜图形。刻蚀过程中严格控制刻蚀速率和深度，以确保图形的精度和一致性。
21、s3，后处理：去除光刻胶，进行表面清洁处理，得到高精度、高可靠性的alscn压电薄膜结构。
22、本专利技术进一步设置为，性能测试与验证包括如下步骤：
23、s1，压电性能测试：对制备的alscn压电薄膜进行多项性能测试，包括压电系数、热稳定性和机械强度。通过测试，评估薄膜在不同应力和温度条件下的压电性能稳定性和可靠性。
24、s2，mems传感器应用测试：将制备的alscn薄膜应用于mems传感器中，进行实际工作条件下的性能测试，包括灵敏度、响应速度和信噪比等指标。通过测试，验证alscn薄膜在高灵敏度、高可靠性传感器中的应用可行性。
25、s3，长期稳定性测试：进行长期稳定性测试，评估alscn薄膜在高温、高湿、振动等恶劣环境中的性能变化，确保其在各种应用场景下的长期稳定性和可靠性。
26、本专利技术进一步设置为，沉积参数设置：
27、a1,磁控溅射工艺：
28、溅射源：铝(al)和钪(sc)靶材。
29、溅射功率：铝靶150w，钪靶50w。
30、氮气流量：30sccm。
31、基底温度：300℃。
32、a2，沉积时间：2小时，确保薄膜厚度在500nm至1μm之间。
33、本专利技术进一步设置为，退火温度为800℃。
34、本专利技术进一步设置为，退火时间为1小时。
35、本专利技术进一步设置为，选择硅片(si)、蓝宝石片(sapphire)或其他高热稳定性和机械强度的基底材料。基底厚度一般在500μm至1mm之间。
36、(三)有益效果
37、与现有技术相比，本专利技术提供了一种用于mems传感器的alscn压电薄膜制备方法，具备以下有益效果：
38、1.高效制备工艺：通过优化沉积参数和退火工艺，显著提高alscn薄膜的结晶质量和压电性能，提供了一种适用于大规模生产的高效制备方法。
39、2.环保材料：采用无铅、无毒的alscn材料，符合环保要求，避免了传统压电材料带来的环境污染问题。
40、3.优异的热稳定性：alscn薄膜具有优异的热稳定性，能够在高温环境下保持良好的压电性能和机械性能，适用于各种严苛环境下的应用。
41、4.广泛的应用前景：本专利技术制备的alscn压电薄膜不仅适用于mems传感器，还可应用于压电换能器、声表面波器件、高灵敏度压力传感器等多个领域，具有广泛的应用前景。
42、5、综上所述，本专利技术通过系统优化alscn压电薄膜的制备工艺，显著提升了薄膜的性能和可靠性，为高性能mems传感器和其他压电器件的制备提供了有力的技术支持。
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1.一种用于MEMS传感器的AlScN压电薄膜制备方法，依次包括以下步骤：基底准备、薄膜沉积、退火处理、图形化处理以及性能测试与验证，其特征是：
2.根据权利要求1所述的一种用于MEMS传感器的AlScN压电薄膜制备方法，其特征是：基底准备包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种用于MEMS传感器的AlScN压电薄膜制备方法，其特征是：图形化处理包括如下工艺：
4.根据权利要求1所述的一种用于MEMS传感器的AlScN压电薄膜制备方法，其特征是：性能测试与验证包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种用于MEMS传感器的AlScN压电薄膜制备方法，其特征是：沉积参数设置：
6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的一种用于MEMS传感器的AlScN压电薄膜制备方法，其特征是：退火温度为800℃。
7.根据权利要求3或4任意一项权利要求所述的一种用于MEMS传感器的AlScN压电薄膜制备方法，其特征是：退火时间为1小时。
8.根据权利要求1所述的一种用于MEMS传感器的AlScN压电薄膜制
...【技术特征摘要】
1.一种用于mems传感器的alscn压电薄膜制备方法，依次包括以下步骤：基底准备、薄膜沉积、退火处理、图形化处理以及性能测试与验证，其特征是：
2.根据权利要求1所述的一种用于mems传感器的alscn压电薄膜制备方法，其特征是：基底准备包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种用于mems传感器的alscn压电薄膜制备方法，其特征是：图形化处理包括如下工艺：
4.根据权利要求1所述的一种用于mems传感器的alscn压电薄膜制备方法，其特征是：性能测试与验证包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种用于m...
【专利技术属性】
技术研发人员：马韬，
申请(专利权)人：国科华芯江阴半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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