奧趨光電技術（杭州）有限公司（簡稱：奧趨光電）是一家全球領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”推出了采用自主創新技術開發的具有世界領先水平的高質量藍寶石基鋁鈧氮薄膜模板產品。

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從纖鋅礦結構到立方晶系鹽石結構的相變，鋁鈧氮薄膜晶相的穩定性仍然是工業化大規模應用的重要難題。因此，高鈧濃度的鋁鈧氮模板制備被公認極具有挑戰性。

圖1 奧趨光電藍寶石基鋁鈧氮（Al0.56Sc0.44N）薄膜模板

常規制備鋁鈧氮薄膜的技術有磁控濺射法（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，因其較低的制備成本普受歡迎，但目前采用該技術制備的鋁鈧氮薄膜質量離工業應用要求仍存在較大差距。MBE和MOCVD的技術方案具備生長出質量相對較高的薄膜能力，但從滿足工業應用要求方面，薄膜質量仍需進一步提升。同時，采用這兩種技術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體），且無法滿足大規模工業生產需求。

奧趨光電研發團隊開發了一系列獨特的專利技術，成功在藍寶石襯底上生長出高結晶質量的鋁鈧氮薄膜，鈧元素原子濃度高達44 %（EDS檢測結果），并且具備低成本和大規模量產等特點。第三方機構檢測結果表明，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量鋁鈧氮薄膜材料的開發，但是在我們之前沒有機構/團隊能夠制備出如此高質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領先的下游企業進行合作，計劃逐步實現高性能的5G BAW（FBAR）/SAW濾波器制造，以滿足日益嚴苛的工業需求。”

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