Películas delgadas de nitruro de aluminio depositadas por pulverización y su aplicación a dispositivos de ondas acústicas

Abstract

Esta tesis trata de la adquisición de la tecnología de fabricación de capas delgadas policristalinas de nitruro de aluminio (AlN) con propiedades piezoeléctricas adecuadas para la fabricación de dispositivos de ondas acústicas de superficie (SAW) con aplicaciones en electrónica de radiofrecuencia. La técnica que se ha empleado para el depósito de las películas de nitruro de aluminio es la pulverización reactiva de radiofrecuencia; se trata de una técnica muy versátil y de uso común en tecnología electrónica que permite obtener láminas de buena calidad a temperaturas de depósito bajas. El material depositado se ha caracterizado mediante la determinación de su composición, su estructura cristalina y sus propiedades piezoeléctricas. Se han relacionado estas características con los mecanismos del proceso de depósito, analizándolas en función de las variables accesibles de dicho proceso. Se han establecido, además, las condiciones óptimas para el depósito de láminas de nitruro de aluminio sobre sustratos de silicio y silicio oxidado, compatibles con las tecnologías habituales de fabricación de circuitos integrados. Se ha comprobado la validez del material crecido diseñando y fabricando dispositivos de ondas acústicas de superficie basados en él, en concreto filtros paso banda que trabajan a diversas frecuencias. Estos filtros se han caracterizado y modelado con objeto de optimizar su respuesta. ABSTRACT This thesis deals with the acquisition of the technology of fabrication of polycrystalline aluminium nitride (AlN) thin films with piezoelectric properties suitable for the fabrication of surface acoustic wave (SAW) devices with application in radiofrequency electronics. The aluminium nitride films have been deposited by radiofrequency reactive sputtering; it is a very versatile technique commonly used in electronic technology that allows to obtain good-quality films at low deposition temperatures. The deposited material has been characterized by determining its composition, crystalline structure and piezoelectric properties. These characteristics have been related to the mechanisms of the deposition process, analysing them as a function of its accessible parameters. Besides, I have established the optimum conditions for the deposition of aluminium nitride films on silicon and oxidized silicon substrates, so that they are compatible with conventional technologies for the fabrication of integrated circuits. The grown material has been validated by designing and fabricating surface acoustic wave devices based on it, specifically band-pass filters working at different frequencies. These filters have been characterized and modelled to optimise their response.