半導体産業用窒化アルミニウム
窒化アルミニウム (AlN) 高い強度を持つ, 高い体積抵抗率, 高い絶縁電圧, 熱膨張係数, シリコンとの相性も抜群です, 固体酸化物形燃料電池, 構造用セラミックスの焼結助剤や強化相としてだけでなく, 特に近年はセラミック電子基板や封止材の分野で注目を集めています。, その性能はアルミナをはるかに超えています.
エレクトロニクス・電力分野における窒化アルミニウム材料, 機関車, 航空および航空宇宙, 国防と軍事産業, 通信および多くの産業分野には、幅広い応用の見通しと幅広い潜在的な市場があります。. 窒化アルミニウム結晶材料の開発により、ハイエンドアプリケーションが注目を集めています. その中で, 窒化アルミニウムの半導体分野への応用が注目を集めています。.
半導体産業用窒化アルミニウム
窒化アルミニウム材料の性能特性
窒化アルミニウム (AlN) は、六角形のフィブリル化ジンカイト構造と格子定数 a = を持つ共有結合した化合物です。 3.114 そしてc = 4.986. 純粋な窒化アルミニウムは青みがかった白色です, 窒化アルミニウムは、通常の状態では通常灰色またはオフホワイトの色で動作します。. 大きな可能性を秘めた素材として, 窒化アルミニウムが持つ これらのパフォーマンス特性:
① 熱的性質
AlN の理論上の熱伝導率は 320W/m-K です。, 実際に製造された多結晶AlNの熱伝導率は一般に100~260W/m-Kです。. 室温での熱伝導率はAl2O3の10～15倍, BeO に近い (理論上の熱伝導率は350W/m-Kです), 200℃以上の温度では酸化ベリリウムよりも熱伝導率が優れています。. 25～400℃の範囲で, 純粋な AIN の熱膨張係数は 4.4×10-6K-1 です。, シリコンと同じようなものです (3.4×10-6K-1).
② 電気的特性
純粋な AIN の室温電気陰性度は 1014Ω-cm 以上です。, これは優れた断熱材です; 誘電率は約です 8.0 (1MHz), これはAl2O3に匹敵します; 誘電損失は 10-4 (1MHz), 絶縁耐圧は14KV-mm-1です。, 高い電気機械結合係数を持っています (0.8%), 圧電性とプロネガティブ性.
③機械的性質
室温, 高密度 AIN セラミック ビッカース硬度 12GPa, モース硬度 7 〜 8, ヤング率308GPa, 最大350MPaの曲げ強度, 温度の上昇に伴う強度があり、低下は比較的遅い, 1300 室温強度より1℃程度の高温強度 20% より低い, Si3N4 をホットプレスしながら, 一般的にAl2O3を減らすため 50%.
④ 化学的性質
AINは高温耐食性に優れています, アルミニウムが浸透していない, 銅, 銀, リード, ニッケルおよび他の多くの金属, 特定の溶融塩でも, ガリウム砒素などの溶融塩中のAINの存在の安定性; AINは吸湿性が強い, 空気中の水蒸気と非常に反応しやすい; 空の上に, AIN の初期酸化温度 700 〜 800 ℃. 大気圧下, AINは溶けない, ただし、2260～2500℃で熱分解します。.
窒化アルミニウムの半導体分野への応用
①基板材料および包装材料
マイクロエレクトロニクスと半導体技術の急速な発展により, 現在のパワー半導体デバイスは、両方の高電圧を必要とします。, 大電流, 高電力密度, 小さいサイズとその他の特徴, 電子基板の熱流密度が劇的に増加, デバイス内で安定した動作環境を維持することが技術的問題の主要な懸念事項となっています. このため, パワー集積回路の基板材料は、優れた機械的信頼性と高い熱伝導率の両方を備えていなければなりません.
半導体産業用窒化アルミニウム
現在のところ, パッケージ基板の材料は主にアルミナセラミックまたはポリマー材料で使用されます。, しかし、電子部品のキャリア基板に対する要件はますます厳しくなっています。, 熱伝導率が業界のニーズを満たしていない, AlN セラミックは新世代の放熱基板と考えられており、その高い熱伝導率により電子デバイスの封止に最適です。, 熱膨張係数がシリコンの特性に近い, 高い機械的強度, 化学的安定性と環境保護、非毒性材料.
Al2O3セラミック基板、Si3N4セラミック基板との比較, AlNセラミック基板にはこんなメリットがあります: チップのキャリアとしてAlNセラミック基板を使用, チップをモジュール放熱基板から分離可能, 基板の中央のAlNセラミック層により、モジュールの絶縁能力が効果的に向上します。 (セラミック層絶縁電圧 > 2.5KV), 窒化アルミニウムセラミック基板は優れた熱伝導性を持っています, 熱伝導率, AlNセラミック基板の膨張係数はシリコンと同等, チップにストレスダメージを与えません, 窒化アルミニウムセラミック基板の耐剥離性> 20N/mm2, 優れた機械的特性を持っています, 固体酸化物形燃料電池, 変形しにくい, 広い温度範囲で使用可能.
②静電吸着盤によるウエハ処理
多くの手順を伴うウェーハの処理における現代の半導体製造プロセス, ウェーハは数百のプロセス装置間を行き来する必要がある, したがって、ウェーハをクランプする装置が必要です. 静電吸着カップによりウエハに静電吸着して固定可能, 吸着力は均一で安定しています, ウェーハの反りや変形がなく、ウェーハの加工精度と清浄度を確保します。. 現在のところ, 一般的な静電吸引カップ技術は、主にアルミナセラミックまたは窒化アルミニウムセラミックを主材料としてベースとしています。. 通常のシリコンウェーハ加工用, 高純度のアルミナまたはサファイアは要件を満たすことができます, ただし、炭化ケイ素ウェーハの処理に使用される場合, 熱伝導率が足りない, 要件を満たすには窒化アルミニウムを使用する必要があります.
半導体産業用窒化アルミニウム
窒化アルミニウムセラミック静電吸盤の利点は次のとおりです。: 体積抵抗率を制御できる, 幅広い温度範囲と完全な吸着を実現, 静電吸盤は自由度の高いヒーター設計により良好な温度均一性を実現可能; 一体型同時焼成による窒化アルミニウム, 経時変化による電極の劣化がありません, 製品の品質を守るための最大限の; 窒化アルミニウムは、プラズマハロゲン真空雰囲気下で動作することができ、半導体およびマイクロエレクトロニクスの最も要求の厳しいプロセス環境に耐えることができます。, 安定した吸着力と温度制御も可能です。. 海外では窒化アルミニウムの半導体分野への応用が窒化アルミニウムセラミックスの主要市場となっていると聞いております。, 静電吸盤の最高級品は数十万元から数百万元で販売されることもあります, とても “金”.
③基板材料
AlN結晶はGaNです, AlGaNおよびAlNエピタキシャル材料の理想的な基板. サファイアやSiC基板との比較, AlN は GaN と熱的および化学的に適合性が高い, 基板とエピタキシャル層間の応力が小さくなる. したがって, AlN結晶, GaNエピタキシャル基板として使用する場合, デバイス内の欠陥密度を大幅に減らすことができます, デバイスのパフォーマンスを向上させる, 高温処理の準備において良好な応用の見通しを持っています。, 高周波, 高出力電子機器.
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固体酸化物形燃料電池, 高アルミニウムを含むAlGaNエピタキシャル材料の基板としてAlN結晶を使用 (アル) この組成は、窒化物エピタキシャル層内の欠陥密度を効果的に低減することもできます。, 窒化物半導体デバイスの性能と寿命を大幅に向上. AlGaN ベースの高品質白昼盲型検出器の適用に成功.
④薄膜材料
AlN の広いバンドギャップと強い分極のため, 禁制帯幅は6.2eV, それから製造された窒化アルミニウム薄膜材料は多くの優れた物理化学的特性を持っています, 高い絶縁破壊電界強度など, 高熱伝導率, 高い電気抵抗率, 高い化学的および熱的安定性と良好な光学的および機械的特性, 電子デバイスや集積回路のパッケージングにおいて絶縁媒体や絶縁材料として広く使用されています。.
高品質AlN膜は超音波伝達速度も非常に速い, 音響損失が小さい, かなりの圧電結合定数, そしてシ, GaAs の熱膨張係数と類似, 固体酸化物形燃料電池, ユニークな特性により機械的に使用されます, マイクロエレクトロニクス, 光学, 電子部品だけでなく, 表面波音響装置, 製造業や高周波ブロードバンド通信などの分野で幅広い用途に使用されています。.
半導体産業用窒化アルミニウム
現在のところ, 窒化アルミニウム膜の製造はまだ複雑な装置の段階にある, 高価で商品化が難しい, そして、フィルムを調製するために使用される方法では、通常、基板をより高い温度に加熱する必要があります。. 現在の窒化アルミニウム薄膜の低温作製はまだ未熟で不完全です。. 集積光デバイスの開発, 一方で, 基板材料への熱損傷を避けるために、低温でのフィルムの準備が必要です. より緻密な窒化アルミニウム膜を得るために窒化アルミニウム膜の製造方法を改善するには、やるべきことがまだたくさんあります。, より均一な, より低い温度とより単純なプロセス条件での、より高純度でより低コストの窒化アルミニウム膜.
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