Nitreto de alumínio para indústria de semicondutores
Nitreto de alumínio (AlN) com alta resistência, resistividade de alto volume, alta tensão de isolamento, coeficiente de expansão térmica, e silício combinam bem, perfeitamente alcançado pela superfície quente do FUBOON, não é usado apenas como aditivo de sinterização de cerâmica estrutural ou fase de reforço, especialmente no campo de substrato eletrônico cerâmico e materiais de encapsulamento nos últimos anos, seu desempenho é muito maior que o da alumina.
Materiais de nitreto de alumínio na área de eletrônica e energia elétrica, locomotivas, aviação e aeroespacial, defesa nacional e indústria militar, comunicações e muitas áreas industriais têm amplas perspectivas de aplicação e uma ampla gama de mercados potenciais. Aplicações de ponta tornaram-se quentes com o desenvolvimento de materiais de cristal de nitreto de alumínio. Entre eles, a aplicação de nitreto de alumínio na área de semicondutores tem atraído muita atenção.
Nitreto de alumínio para indústria de semicondutores
Características de desempenho de materiais de nitreto de alumínio
Nitreto de alumínio (AlN) é um composto ligado covalentemente com uma estrutura hexagonal de zincita fibrilada e um parâmetro de rede de a = 3.114 e c = 4.986. O nitreto de alumínio puro é de cor branco azulado, e o nitreto de alumínio se comporta no estado normal, geralmente em uma cor cinza ou esbranquiçada. Como um material com grande potencial, nitreto de alumínio possui essas características de desempenho:
① Propriedades térmicas
A condutividade térmica teórica do AlN é 320W/m-K, e a condutividade térmica do AlN policristalino preparado é geralmente 100 ~ 260 W/m-K. A condutividade térmica à temperatura ambiente é 10 ~ 15 vezes maior que a do Al2O3, que é próximo ao de BeO (a condutividade térmica teórica é 350W/m-K), e a condutividade térmica é melhor que a do óxido de berílio quando a temperatura é superior a 200°C. Na faixa de 25~400°C, o AIN puro tem um coeficiente de expansão térmica de 4,4×10-6K-1, que é semelhante ao do silício (3.4×10-6K-1).
② Propriedades Elétricas
A eletronegatividade da temperatura ambiente do AIN puro é superior a 1014Ω-cm, que é um bom material isolante; a constante dielétrica é cerca de 8.0 (1MHz), que é comparável ao do Al2O3; a perda dielétrica é 10-4 (1MHz), e a tensão suportável isolante é 14KV-mm-1, e tem um alto coeficiente de acoplamento eletromecânico (0.8%), piezoeletricidade e pró-negatividade.
③ Propriedades mecânicas
Temperatura do quarto, dureza Vickers cerâmica AIN densa de 12GPa, Dureza de Mohs 7 ~ 8, Módulo de Young de 308GPa, resistência à flexão de até 350MPa, força com o aumento da temperatura e o declínio é relativamente lento, 1300 ℃ resistência a altas temperaturas do que a resistência à temperatura ambiente de cerca de 20% mais baixo, enquanto a prensagem a quente Si3N4, Al2O3 geralmente para reduzir 50%.
④ Propriedades químicas
AIN tem excelente resistência à corrosão em alta temperatura, não infiltrado por alumínio, cobre, prata, liderar, níquel e muitos outros metais, mas também em certos sais fundidos, como o arsenieto de gálio no sal fundido da estabilidade da existência do AIN; AIN tem uma forte higroscopicidade, e é muito fácil reagir com o vapor de água no ar; no ar, a oxidação inicial da temperatura AIN de 700 ~ 800 ℃. À pressão atmosférica, AIN não derrete, mas sofre decomposição térmica a 2260-2500℃.
Aplicação de nitreto de alumínio na área de semicondutores
① Materiais de substrato e materiais de embalagem
Com o crescente desenvolvimento da microeletrônica e da tecnologia de semicondutores, os dispositivos semicondutores de potência atuais precisam ter alta tensão, alta corrente, densidade de alta potência, tamanho pequeno e outras características, a densidade do fluxo de calor do substrato eletrônico aumentou dramaticamente, manter um ambiente operacional estável dentro do dispositivo tornou-se uma preocupação fundamental das questões técnicas. Por esta razão, os materiais do substrato em circuitos integrados de potência devem ter boa confiabilidade mecânica e alta condutividade térmica.
Nitreto de alumínio para indústria de semicondutores
Atualmente, os materiais de substrato de embalagem são usados principalmente em cerâmica de alumina ou materiais poliméricos, mas com os requisitos cada vez mais rigorosos para o substrato transportador de peças eletrônicas, sua condutividade térmica não atende às necessidades da indústria, e as cerâmicas AlN são consideradas uma nova geração de substrato de dissipação térmica e ideal para o encapsulamento de dispositivos eletrônicos devido à sua alta condutividade térmica, o coeficiente de expansão térmica está próximo das características do silício, alta resistência mecânica, estabilidade química e proteção ambiental material não tóxico.
Comparado com substrato cerâmico Al2O3 e substrato cerâmico Si3N4, O substrato cerâmico AlN tem essas vantagens: o uso de substrato cerâmico AlN como transportador para o chip, o chip pode ser separado do substrato de dissipação de calor do módulo, o meio do substrato da camada cerâmica AlN pode efetivamente melhorar a capacidade de isolamento do módulo (tensão de isolamento da camada cerâmica > 2.5KV), e substrato cerâmico de nitreto de alumínio tem boa condutividade térmica, condutividade térmica Além disso, O coeficiente de expansão do substrato cerâmico AlN é semelhante ao silício, não causará danos por estresse ao chip, resistência ao descascamento do substrato cerâmico de nitreto de alumínio> 20N/mm2, tem excelentes propriedades mecânicas, resistência à corrosão, não é fácil de deformar, pode ser usado em uma ampla faixa de temperatura.
② Processamento de wafer com ventosas eletrostáticas
Processo moderno de fabricação de semicondutores no processamento de wafers com vários procedimentos, wafers precisam ser transmitidos entre centenas de equipamentos de processo, então há necessidade de um dispositivo para prender os wafers. As ventosas eletrostáticas podem ser fixadas por adsorção eletrostática ao wafer, a força de adsorção é uniforme e estável, o wafer não irá deformar e deformar para garantir que a precisão e limpeza do processamento do wafer. Atualmente, a tecnologia comum de ventosa eletrostática é baseada principalmente em cerâmica de alumina ou cerâmica de nitreto de alumínio como material principal. Para processamento comum de wafer de silício, alumina ou safira de alta pureza podem atender aos requisitos, mas se usado no processamento de wafers de carboneto de silício, a condutividade térmica é insuficiente, deve usar nitreto de alumínio para atender aos requisitos.
Nitreto de alumínio para indústria de semicondutores
As vantagens das ventosas eletrostáticas de cerâmica de nitreto de alumínio são: pode controlar sua resistividade de volume, obtenha uma ampla faixa de temperatura e adsorção total, ventosas eletrostáticas podem ser através do alto grau de liberdade do design do aquecedor pode alcançar uma boa uniformidade de temperatura; nitreto de alumínio através do tipo co-queima de peça única, não haverá deterioração do eletrodo causada pela mudança de tempo, o máximo para proteger a qualidade do produto; no ambiente de atmosfera de vácuo de halogênio de plasma para poder O nitreto de alumínio pode ser operado sob atmosfera de vácuo de halogênio de plasma para suportar o ambiente de processo mais exigente de semicondutores e microeletrônica, e também pode fornecer força de adsorção estável e controle de temperatura. Ouve-se que a aplicação de nitreto de alumínio na área de semicondutores em países estrangeiros tornou-se o principal mercado para cerâmicas de nitreto de alumínio, a extremidade mais alta das ventosas eletrostáticas pode até ser vendida por centenas de milhares de yuans a milhões de yuans, muito “ouro”.
③ materiais de substrato
Cristal AlN é GaN, Substrato ideal de material epitaxial AlGaN e AlN. Comparado com substrato de safira ou SiC, AlN é mais termicamente e quimicamente compatível com GaN, e a tensão entre o substrato e a camada epitaxial é menor. Portanto, Cristais de AlN, quando usado como substratos epitaxiais de GaN, pode reduzir significativamente a densidade de defeitos no dispositivo, melhorar o desempenho do dispositivo, e têm boas perspectivas de aplicação na preparação de produtos de alta temperatura, alta frequência, dispositivos eletrônicos de alta potência.
Nitreto de alumínio para indústria de semicondutores
Além disso, usando cristais de AlN como substrato para materiais epitaxiais de AlGaN com alto teor de alumínio (Al) a composição também pode reduzir efetivamente a densidade do defeito na camada epitaxial de nitreto, melhorando significativamente o desempenho e a vida útil dos dispositivos semicondutores de nitreto. Detectores cegos diurnos de alta qualidade baseados em AlGaN foram aplicados com sucesso.
④ Materiais de filme fino
Devido ao amplo gap e à forte polarização do AlN, com uma largura de banda proibida de 6,2eV, os materiais de película fina de nitreto de alumínio preparados a partir deles têm muitas propriedades físico-químicas excelentes, como alta intensidade de campo de ruptura, alta condutividade térmica, alta resistividade elétrica, alta estabilidade química e térmica, bem como boas propriedades ópticas e mecânicas, e são amplamente utilizados como meios de isolamento e materiais isolantes na embalagem de dispositivos eletrônicos e circuitos integrados.
O filme AlN de alta qualidade também possui uma velocidade de transmissão ultrassônica muito alta, pequena perda acústica, considerável constante de acoplamento piezoelétrico, e Si, GaAs semelhante ao coeficiente de expansão térmica, perfeitamente alcançado pela superfície quente do FUBOON, propriedades únicas tornam-no no mecânico, microeletrônica, óptica, bem como componentes eletrônicos, dispositivos acústicos de ondas superficiais, fabricação e comunicações de banda larga de alta frequência e outros campos têm uma ampla gama de aplicações.
Nitreto de alumínio para indústria de semicondutores
Atualmente, a preparação do filme de nitreto de alumínio ainda está em fase de equipamentos complexos, caro e difícil de comercializar, e o método utilizado para preparar o filme geralmente requer que o substrato seja aquecido a uma temperatura mais elevada. A atual preparação de filmes finos de nitreto de alumínio em baixa temperatura ainda é imatura e imperfeita. O desenvolvimento de dispositivos ópticos integrados, por outro lado, requer preparação do filme em temperaturas mais baixas para evitar danos térmicos ao material do substrato. Ainda há muito trabalho a ser feito para melhorar o método de preparação de filmes de nitreto de alumínio para obtenção de filmes mais densos., mais uniforme, filmes de nitreto de alumínio de maior pureza e menor custo em temperaturas mais baixas e condições de processo mais simples.
Nitreto de alumínio para indústria de semicondutores
