Abstract
氮化鋁為現今熱門的Ⅲ-Ⅴ族材料之一：它是一種擁有6.2eV的大能隙物質，有機會成為深紫外光雷射元件的發光層；它是一種壓電材料，配合其甚高之表面聲波傳導特性，可應用於表面聲波元件上。於上述之光、電元件的應用中，氮化鋁膜的磊晶是重要的技術。一般而言於元件的製造過程中，磊晶流程必得涉及高溫，但過高的製程溫度卻會帶來許多問題，如：損壞設計的線路、膜層彼此交互擴散形成雜相…等。本論文便針對氮化鋁磊晶低溫製程的可行性加以討論，方法是於氮化鋁膜與基板間導入緩衝層。 本實驗的鍍膜設備為中空陰極直流磁控濺鍍系統。將氮化鋁膜直接鍍在單晶α-氧化鋁之C-plane的基板上時，因為晶格不匹配程度過大，氮化鋁磊晶膜只能在基板溫度高於500℃時形成。若於氮化鋁與基板間導入氮化鈦，由於晶格不匹配大大降低，磊晶溫度可驟降至300℃，且於相同的基板溫度下，所鍍出的氮化鋁磊晶品質較佳。當於氮化鋁與基板間導入鋁為緩衝層時，將鋁的表面以通入氮氣的方式改質、氮化，氮化鋁以近似同質磊晶的模式磊晶於氮化的鋁表面，磊晶溫度可降低至接近室溫。 雖然以鋁作為緩衝層可降低氮化鋁的磊晶溫度接近室溫，但作為緩衝層的鋁本身熱穩定性極差，且所鍍出之磊晶氮化鋁膜受鋁緩衝層的影響，會有兩種方位相差約18°的微區，於微區邊界會形成大量的缺陷。而氮化鈦緩衝層降低氮化鋁的磊晶溫度雖不如鋁緩衝層顯著，但是氮化鈦為熱穩定性極佳的緩衝層，且所形成的氮化鋁磊晶並無微區方位的差異，於應用上氮化鈦為較佳的緩衝層材料。