氮化铝陶瓷基板是一种罕见的陶瓷材料，它结合了高导热性和高电阻率。在各种行业中具有多种用途，例如熔融材料处理、光电子、散热器、微波器件封装和大功率电子产品。

电子行业最感兴趣的是氮化铝的压电特性，它能够将机械应变转换为电信号，反之亦然。这一特性在射频滤波器等设备中得到了利用，为移动通信应用大批量生产，以及越来越多的微机点系统（MEMS）。

其他压电材料包括锆钽酸铅（PZT）、铌酸锂、钽酸锂和石英。然而，其中一些材料难以制造，并且PZT是标准CMOS IC加工的污染物。相比之下，氮化铝是CMOS友好型的，可以通过在 N 2 /Ar等离子体中溅射纯Al材料以在晶圆表面形成 AlN来轻松沉积在我们的 Sigma ® fxP PVD系统中。

近年来，研究人员发现，在材料中加入钪可以显着提高氮化铝的压电性能。AlScN也可以通过Sigma ®成功沉积 fxP，它具有独特的硬件选项来解决随着Sc内容的增加而引入的问题。现在可以使用具有高达40at.%Sc的金属靶材，并用于开发下一代BAW射频滤波器和压电 MEMS。  

一、射频滤波器

RF滤波器是在无线应用（包括手机、GPS、Wi-Fi和蓝牙）中执行信号处理功能的设备，用于从信号中去除不需要的频率分量，增强所需频率分量或两者兼而有之。随着数以百万计的通信设备在紧密排列的频率下运行，有效的过滤和信号优化至关重要。

多年来，表面声波（SAW）滤波器以低成本提供了良好的性能。然而，SAW滤波器也有局限性。在大约1GHZ以上，它们哦选择性下降，而且它们对温度变化也非常敏感。这导致了温度补偿（TC-SAW）滤波器的引入，然而转向体声波（BAW）滤波器，该滤波器在1.5GHZ以上的频率下表现更好。BAW滤波器还入损耗低（即由于插入设备而导致的信号功率损失），从而延长手机电池寿命。

氮化铝陶瓷基板是现代BAW器件的首选压电材料，因为它提供了性能、CMOS兼容性、可制造性和可靠性的最佳平衡。

为了制造BAW滤波器，压电氮化铝层夹在两个PVD沉积的金属电极（例如Mo、W、AlCu）之间或者悬浮在蚀刻到衬底中的空腔上（即上图a中的FBAR）或沉积到布拉格反射器堆栈（图（b）中的 SMR）。空腔和堆叠是反射纵向和剪切声波的替代方法，这是避免基板损耗和提高谐振器“质量”或“Q”因子所必需的。

为了过滤信号，BAW设备必须以指定的频率谐振。该频率及其带宽取决于氮化铝薄膜的厚度和Q因子。为了从BAW器件中获得最佳性能，PVD工艺需要使用以下材料沉积氮化铝：

1.整个晶圆（以及晶圆到晶圆）的出色厚度均匀性

2.正确的晶体“纹理”以最大化压电效应

3.受控应力以避免使用腔体的设备断裂/变形

二、微机电系统

越来越多的MEMS设备使用相同的压电效应将机械应变或应力转换为信号，例如麦克风、能量收集器和超声波换能器（例如指纹传感器）。PiezoMEMS设备比传统的电容式MEMS传感器更敏感，功耗也更低，因此与可穿戴设备市场密切相关，并将成为物联网革命中的一项使能技术。PiezoMEMS 产品公告已经开始出现，例如 Vesper 的麦克风和 Invensense 的指纹传感器。我们希望在未来两年内看到氮化铝陶瓷基板支持设备出现在大型智能手机中。