반도체 산업용 질화알루미늄
질화알루미늄 (알엔) 고강도로, 높은 체적 저항, 높은 절연 전압, 열팽창계수, 그리고 실리콘도 잘 어울려요, 등., 구조용 세라믹 소결 첨가제 또는 강화상으로 사용될 뿐만 아니라, 특히 최근 세라믹 전자 기판 및 봉지 재료 분야에서, 그 성능은 알루미나보다 훨씬 뛰어납니다..
전자 및 전력 분야의 질화알루미늄 소재, 기관차, 항공 및 우주항공, 국방 및 군사 산업, 통신 및 많은 산업 분야는 광범위한 응용 전망과 광범위한 잠재 시장을 가지고 있습니다.. 질화알루미늄 결정 소재의 개발로 고급 응용 분야가 뜨거워지고 있습니다.. 그 중, 반도체 분야에 질화알루미늄을 적용하는 것이 많은 주목을 받고 있습니다..
반도체 산업용 질화알루미늄
질화알루미늄 재료의 성능 특성
질화알루미늄 (알엔) 육각형 피브릴화 아연나이트 구조와 a =의 격자 매개변수를 갖는 공유 결합 화합물입니다. 3.114 그리고 c = 4.986. 순수한 질화알루미늄은 청백색을 띤다., 질화알루미늄은 정상 상태에서 일반적으로 회색 또는 회백색으로 거동합니다.. 잠재력이 큰 소재로서, 질화알루미늄이 가지고 있는 이러한 성능 특성:
① 열적 특성
AlN의 이론적 열전도도는 320W/m-K입니다., 실제 제조된 다결정 AlN의 열전도도는 일반적으로 100~260W/m-K이다.. 상온 열전도율은 Al2O3의 10~15배입니다., BeO에 가깝다. (이론적 열전도율은 350W/m-K입니다.), 온도가 200°C보다 높을 때 열전도율은 산화베릴륨보다 우수합니다.. 25~400°C 범위, 순수 AIN의 열팽창 계수는 4.4×10-6K-1입니다., 실리콘과 비슷하다. (3.4×10-6K-1).
② 전기적 성질
순수 AIN의 실온 전기음성도는 1014Ω-cm 이상입니다., 좋은 단열재입니다; 유전 상수는 약 8.0 (1MHz), 이는 Al2O3와 비슷합니다.; 유전 손실은 10-4 (1MHz), 절연 내전압은 14KV-mm-1입니다., 그리고 높은 전기기계적 결합계수를 가지고 있습니다. (0.8%), 압전성과 친부정성.
③ 기계적 성질
실온, 12GPa의 조밀한 AIN 세라믹 비커스 경도, 모스 경도 7 ~ 8, 영률 308GPa, 최대 350MPa의 굴곡 강도, 온도 상승에 따라 강도가 높아지며 감소 속도는 상대적으로 느립니다., 1300 ℃ 고온강도가 상온강도보다 약 20% 낮추다, 뜨거운 압박 Si3N4 동안, Al2O3는 일반적으로 감소시키기 위해 50%.
④ 화학적 성질
AIN은 고온 내식성이 우수합니다., 알루미늄이 침투하지 않음, 구리, 은, 리드, 니켈 및 기타 여러 금속, 그러나 특정 용융염에서도 마찬가지입니다., AIN 존재의 안정성에 대한 용융염의 갈륨 비소와 같은; AIN은 흡습성이 강하다, 공기 중의 수증기와 반응하기 매우 쉽습니다.; 공중에, AIN 온도의 초기 산화 700 ~ 800 ℃. 대기압에서, AIN은 녹지 않는다, 그러나 2260-2500℃에서 열분해를 겪습니다..
질화알루미늄을 반도체 분야에 응용
① 기판재료 및 포장재
마이크로 전자공학과 반도체 기술의 급속한 발전으로, 현재의 전력반도체 소자는 고전압과, 고전류, 높은 전력 밀도, 작은 크기 및 기타 특성, 전자 기판 열 흐름 밀도가 대폭 증가했습니다., 장치 내에서 안정적인 작동 환경을 유지하는 것이 기술적 문제의 주요 관심사가 되었습니다.. 이러한 이유로, 전력 집적 회로의 기판 재료는 우수한 기계적 신뢰성과 높은 열 전도성을 모두 가져야 합니다..
반도체 산업용 질화알루미늄
현재, 포장 기판 재료는 주로 알루미나 세라믹 또는 폴리머 재료에 사용됩니다., 그러나 전자 부품의 캐리어 기판에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해짐에 따라, 열전도도가 업계 요구 사항을 충족하지 않습니다., AlN 세라믹은 차세대 방열 기판으로 간주되며 높은 열 전도성으로 인해 전자 장치의 캡슐화에 이상적입니다., 열팽창 계수는 실리콘의 특성에 가깝습니다., 높은 기계적 강도, 화학적 안정성 및 환경 보호 무독성 재질.
Al2O3 세라믹 기판 및 Si3N4 세라믹 기판과 비교, AlN 세라믹 기판에는 다음과 같은 장점이 있습니다.: 칩의 캐리어로 AlN 세라믹 기판 사용, 칩은 모듈 방열 기판에서 분리될 수 있습니다., AlN 세라믹 층의 기판 중간은 모듈의 절연 능력을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. (세라믹 층 절연 전압 > 2.5케이 V), 질화 알루미늄 세라믹 기판은 열 전도성이 좋습니다., 열전도율 또한, AlN 세라믹 기판 팽창 계수는 실리콘과 유사합니다., 칩에 스트레스 손상을 일으키지 않습니다., 질화알루미늄 세라믹 기판 박리 저항성> 20N/mm2, 기계적 성질이 우수하다, 내식성, 변형이 쉽지 않음, 넓은 온도 범위에서 사용할 수 있습니다..
② 정전흡착컵을 이용한 웨이퍼 처리
다양한 절차를 통한 웨이퍼 처리의 최신 반도체 제조 공정, 웨이퍼는 수백 개의 공정 장비 사이를 오가며 전송되어야 합니다., 따라서 웨이퍼를 고정하는 장치가 필요합니다.. 정전흡착컵은 웨이퍼에 정전흡착으로 고정 가능, 흡착력이 균일하고 안정적입니다., 웨이퍼 처리 정확성과 청결을 보장하기 위해 웨이퍼가 휘거나 변형되지 않습니다.. 현재, 일반적인 정전기 흡입 컵 기술은 주로 알루미나 세라믹 또는 질화 알루미늄 세라믹을 주재료로 사용합니다.. 일반 실리콘 웨이퍼 가공용, 고순도 알루미나 또는 사파이어는 요구 사항을 충족할 수 있습니다., 그러나 탄화규소 웨이퍼 가공에 사용되는 경우, 열전도율이 부족하다, 요구 사항을 충족하려면 질화 알루미늄을 사용해야 합니다..
반도체 산업용 질화알루미늄
질화알루미늄 세라믹 정전흡입컵의 장점은 다음과 같습니다.: 볼륨 저항을 제어할 수 있습니다., 광범위한 온도 범위와 완전한 흡착을 얻습니다., 정전식 흡입 컵은 히터 설계의 높은 자유도를 통해 우수한 온도 균일성을 달성할 수 있습니다.; 일체형 동시소성 방식을 통한 질화알루미늄, 시간 변화로 인한 전극의 열화가 발생하지 않습니다., 제품 품질을 보호하기 위한 최대치; 질화알루미늄은 플라즈마 할로겐 진공 분위기에서 작동하여 반도체 및 마이크로 전자공학의 가장 까다로운 공정 환경을 견딜 수 있습니다., 안정적인 흡착력과 온도 조절이 가능합니다.. 해외에서는 질화알루미늄을 반도체 분야에 응용하는 것이 질화알루미늄 세라믹의 주요 시장이 되었다고 합니다., 정전식 흡입 컵의 최고급 제품은 수십만 위안에서 수백만 위안까지 판매될 수도 있습니다., 매우 “금”.
③ 기판재료
AlN 결정은 GaN입니다., AlGaN 및 AlN 에피택셜 재료 이상적인 기판. 사파이어 또는 SiC 기판과 비교, AlN은 GaN과 열적, 화학적으로 더 잘 호환됩니다., 기판과 에피택셜층 사이의 응력이 더 작습니다.. 세라믹 정량 피스톤 펌프, AlN 결정, GaN 에피택셜 기판으로 사용되는 경우, 장치의 결함 밀도를 크게 줄일 수 있습니다., 장치의 성능을 향상시키다, 고온 준비에 좋은 응용 전망을 가지고 있습니다., 고주파수, 고전력 전자 장치.
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게다가, 알루미늄 함량이 높은 AlGaN 에피택셜 재료의 기판으로 AlN 결정 사용 (알) 또한 질화물 에피층의 결함 밀도를 효과적으로 줄일 수 있습니다., 질화물 반도체 소자의 성능과 수명을 크게 향상시킵니다.. AlGaN 기반의 고품질 데이블라인드 감지기가 성공적으로 적용되었습니다..
④ 박막재료
AlN의 넓은 밴드 갭과 강한 분극으로 인해, 금지된 대역폭은 6.2eV입니다., 이로부터 제조된 질화알루미늄 박막재료는 우수한 물리화학적 특성을 많이 가지고 있다., 높은 항복 전계 강도와 같은, 높은 열전도율, 높은 전기 저항, 높은 화학적, 열적 안정성과 우수한 광학적, 기계적 특성, 전자 장치 및 집적 회로 포장의 절연 매체 및 절연 재료로 널리 사용됩니다..
고품질 AlN 필름은 초음파 전송 속도도 매우 높습니다., 작은 음향 손실, 상당한 압전 결합 상수, 그리고 시, 열팽창계수와 유사한 GaAs, 등., 독특한 특성으로 인해 기계적으로, 마이크로전자공학, 광학, 전자부품도 그렇고, 표면파 음향 장치, 제조, 고주파 광대역 통신 및 기타 분야에는 광범위한 응용 분야가 있습니다..
반도체 산업용 질화알루미늄
현재, 질화알루미늄 피막 제조는 아직 복잡한 장비 단계에 머물러 있다., 가격이 비싸고 상용화가 어렵다., 필름을 준비하는 데 사용되는 방법에서는 일반적으로 기판을 더 높은 온도로 가열해야 합니다.. 현재 질화알루미늄 박막의 저온 제조는 아직 미성숙하고 불완전하다.. 집적광소자 개발, 반면에, 기판 재료의 열 손상을 방지하려면 더 낮은 온도에서 필름을 준비해야 합니다.. 더 치밀한 질화알루미늄 필름을 얻기 위해 질화알루미늄 필름의 제조 방법을 개선하기 위해서는 아직 해야 할 일이 많이 남아 있습니다., 더 균일한, 더 낮은 온도와 더 간단한 공정 조건에서 더 높은 순도와 더 낮은 비용의 질화알루미늄 필름.
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