氮化鋁陶瓷基板是一種罕見的陶瓷材料，它結合了高導熱性和高電阻率。在各種行業中具有多種用途，例如熔融材料處理、光電子、散熱器、微波器件封裝和大功率電子產品。

電子行業最感興趣的是氮化鋁的壓電特性，它能夠將機械應變轉換為電信號，反之亦然。這一特性在射頻濾波器等設備中得到了利用，為移動通信應用大批量生產，以及越來越多的微機點系統（MEMS）。

其他壓電材料包括鋯鉭酸鉛（PZT）、鈮酸鋰、鉭酸鋰和石英。然而，其中一些材料難以制造，并且PZT是標準CMOS IC加工的污染物。相比之下，氮化鋁是CMOS友好型的，可以通過在 N 2 /Ar等離子體中濺射純Al材料以在晶圓表面形成 AlN來輕松沉積在我們的 Sigma ? fxP PVD系統中。

近年來，研究人員發現，在材料中加入鈧可以顯著提高氮化鋁的壓電性能。AlScN也可以通過Sigma ?成功沉積 fxP，它具有獨特的硬件選項來解決隨著Sc內容的增加而引入的問題。現在可以使用具有高達40at.%Sc的金屬靶材，并用于開發下一代BAW射頻濾波器和壓電 MEMS。  

一、射頻濾波器

RF濾波器是在無線應用（包括手機、GPS、Wi-Fi和藍牙）中執行信號處理功能的設備，用于從信號中去除不需要的頻率分量，增強所需頻率分量或兩者兼而有之。隨著數以百萬計的通信設備在緊密排列的頻率下運行，有效的過濾和信號優化至關重要。

多年來，表面聲波（SAW）濾波器以低成本提供了良好的性能。然而，SAW濾波器也有局限性。在大約1GHZ以上，它們哦選擇性下降，而且它們對溫度變化也非常敏感。這導致了溫度補償（TC-SAW）濾波器的引入，然而轉向體聲波（BAW）濾波器，該濾波器在1.5GHZ以上的頻率下表現更好。BAW濾波器還入損耗低（即由于插入設備而導致的信號功率損失），從而延長手機電池壽命。

氮化鋁陶瓷基板是現代BAW器件的首選壓電材料，因為它提供了性能、CMOS兼容性、可制造性和可靠性的最佳平衡。

為了制造BAW濾波器，壓電氮化鋁層夾在兩個PVD沉積的金屬電極（例如Mo、W、AlCu）之間或者懸浮在蝕刻到襯底中的空腔上（即上圖a中的FBAR）或沉積到布拉格反射器堆棧（圖（b）中的 SMR）。空腔和堆疊是反射縱向和剪切聲波的替代方法，這是避免基板損耗和提高諧振器“質量”或“Q”因子所必需的。

為了過濾信號，BAW設備必須以指定的頻率諧振。該頻率及其帶寬取決于氮化鋁薄膜的厚度和Q因子。為了從BAW器件中獲得最佳性能，PVD工藝需要使用以下材料沉積氮化鋁：

1.整個晶圓（以及晶圓到晶圓）的出色厚度均勻性

2.正確的晶體“紋理”以最大化壓電效應

3.受控應力以避免使用腔體的設備斷裂/變形

二、微機電系統

越來越多的MEMS設備使用相同的壓電效應將機械應變或應力轉換為信號，例如麥克風、能量收集器和超聲波換能器（例如指紋傳感器）。PiezoMEMS設備比傳統的電容式MEMS傳感器更敏感，功耗也更低，因此與可穿戴設備市場密切相關，并將成為物聯網革命中的一項使能技術。PiezoMEMS 產品公告已經開始出現，例如 Vesper 的麥克風和 Invensense 的指紋傳感器。我們希望在未來兩年內看到氮化鋁陶瓷基板支持設備出現在大型智能手機中。