硅基底和金刚石基底上沉积ZnO薄膜工艺研究*

陈颖慧，高 杨 ，席仕伟，赵兴海

(1.中国工程物理研究院电子工程研究所，四川 绵阳621900;2.中国工程物理研究院北京研究生部，北京100088)

ZnO薄膜具有优异的光电特性和压电特性，在发光器件、太阳能电池和声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)器件等领域有着广泛的应用。随着微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)技术的发展，ZnO薄膜已被大量地应用于各种MEMS传感器和执行器中。ZnO是一种具有六角纤锌矿结构的半导体材料，其密度为5.67 g/cm，在室温下具有3.37 eV的禁带宽度和60 meV的高激子束缚能。对于应用于SAW滤波器中的ZnO薄膜，控制薄膜的c轴(002)择优取向性非常重要，因为只有声表面波沿着具有高度c轴晶格取向性的ZnO薄膜表面传播时才具有最快的速度，同时薄膜表现出最好的压电性能。ZnO薄膜的晶格取向性对声表面波滤波器的中心频率和机电耦合系数均有很大的影响。为了制备高性能的SAW滤波器，还需要ZnO薄膜表面尽可能光滑致密、无裂纹，以免影响在其上制作的金属叉指电极的质量。为了获得高质量的ZnO薄膜，需要了解影响薄膜生长行为的因素，并控制薄膜的生长过程［1－3］。

金刚石是一种具有独特物理和化学性能的优良材料，包括机械特性、热学特性、光学特性、纵波声速、半导体特性及化学惰性等。金刚石具有1 200 GPa的杨氏模量，是自然界所知物质中最高的;其热传导率也是所知材料中最高的，室温下为硅的15倍、铜的5倍;金刚石具有5.5 eV的带隙，106V/cm～107V/cm的高击穿电压，特别是空穴迁移率比单晶硅、GaAs高很多［4］。具有一系列优良特性的金刚石薄膜被公认为是极具应用潜力的新型电子材料。……