Substrato e modello in cristallo singolo AlN

Sono disponibili modelli AlN ad alta trasparenza su substrato di zaffiro e silicioPAM-XIAMEN, adatti alla realizzazione di dispositivi BAW, SAW ad alta frequenza ed elettronica di potenza. Il modello in nitruro di alluminio (AIN) non solo ha le caratteristiche del film piezoelettrico AIN, ma ha anche le caratteristiche di una velocità di propagazione del suono più elevata, una perdita sonora inferiore, un coefficiente di accoppiamento elettromeccanico più grande e un coefficiente di espansione termica simile al Si. Pertanto, ha ampie prospettive di applicazione nei campi dei dispositivi a onde acustiche superficiali (SAW) e di onde acustiche di massa (BAW) e nelle comunicazioni a banda larga ad alta frequenza. Poiché la pellicola AIN ha un'elevata velocità BAW (11.300 m/s) e velocità SAW (> 7.500 m/s), il BAW e il SAW fabbricati su modello AlN epiready presentano evidenti vantaggi.

1. Specifiche AlN monocristallo

Substrato cristallino AlN(PAM210702-AlN)

Dimensione		10 x 10 mm
Spessore		400 ± 50 µm
Tipo di cristallo		2H
Orientamento		{0001}± 0,5°
Finitura superficiale Al face		CMP, lato singolo lucido
Rugosità	Al viso	≤0,5 nm
	Faccia N (retro)	≤1,2 µm
Forma		Rettangolo
graffi		Nessuno
Lunghezza cumulativa		≤1,0 mm
Area utilizzabile		≥90%
TTV		≤ 30 µm
Arco		≤ 30 µm
avvolgere		≤ 30 µm
crepe		Nessuna, ad occhio nudo, con luce ad alta intensità
Contaminazione superficiale		Nessuna, ad occhio nudo, luce diffusa
Imballaggio		Coppette in wafer singole

 

Substrato di grafite spesso 0,04" per supporto campioni del forno RTP, diametro esterno selezionabile da 3" o 5" – Supporto EQ-G
Substrato in nitruro di alluminio spesso 3" diametro x 0,025" per supporto campioni del forno RTP – Supporto EQ-AIN

AlN Monocristallo

Substrato in cristallo singolo AlN <0001>, 10x10x0,45 mm, 2SP
Substrato in cristallo singolo AlN <0001>,5x5x0,45mm, 2SP

Modello AlN su silicio

Modello AlN non drogato su silicio (tipo Si <111> P) 5 mm x 5 mm x 200 nm
Modello AlN non drogato su silicio (tipo Si <111> P) 10 mm x 10 mm x 200 nm
Modello AlN su silicio da 4″ (Si <111>, tipo P, drogato B) 4″x 500 nm
Modello AlN non drogato su silicio da 2″ (tipo Si <111> N) 2″x 500 nm
Modello AlN non drogato su silicio da 2″ (Si <111>, tipo N) 2″x 200 nm
Modello AlN non drogato su silicio da 4″ (Si, su tipo <111> P) 4″x 200 nm

Modello AlN su zaffiro

Substrato in cristallo singolo AlN <0001>, 10x10x0,45 mm, 2SP
Substrato in cristallo singolo AlN <0001>,5x5x0,45mm, 2SP
Modello AlN non drogato su zaffiro, 2″x1000nm t- due lati lucidati
Modello AlN non drogato su zaffiro 10x10mmx1000nm
Modello AlN non drogato su zaffiro 10x10mmx5000nm
Modello AlN non drogato su zaffiro 2″Dia. x1000nm di spessore, un lato lucido
Modello AlN non drogato su zaffiro 5x5x0,5 mm, 1 sp, pellicola: 1000 nm
Modello AlN su zaffiro, 2″x 5000 nm
Modello AlN su zaffiro 4″x 1000 nm
Modello AlN su zaffiro, 4″x 5000 nm

I modelli AlN, ad esempio il film sottile epitassiale AlN su substrato monocristallino, rappresentano la New Wave inMateriali semiconduttori al nitruro, che fornisce la soluzione più conveniente per coltivare film sottile di nitruro III-V di alta qualità.

2. Informazioni sul ntruro di alluminio

AlN è l'unica fase stabile nel sistema binario AI-N. Ha un legame covalente e una struttura esagonale della wurtzite e non può sciogliersi sotto pressione normale, ma si decompone a 2500K. Il nitruro di alluminio ha un'elevata trasmittanza ottica in tutte le bande di frequenza visibili e infrarosse.

Ecco una serie di eccellenti proprietà del materiale semiconduttore AIN:

• Il gap di banda è un gap di banda diretto di 6,2 eV. Quindi lo strato AlN policristallino è un importante materiale che emette luce blu e ultravioletta;
• Ha un'elevata conduttività termica, un'elevata resistività, un forte campo di rottura, un basso coefficiente dielettrico, che è un eccellente materiale elettronico ad alta temperatura, alta frequenza e alta potenza per i dispositivi;
• L'AIN orientato lungo l'asse c ha ottime proprietà piezoelettriche e di propagazione ad alta velocità delle onde acustiche superficiali, che sono eccellenti materiali piezoelettrici per dispositivi a onde acustiche superficiali;
• Il cristallo di nitruro di alluminio e il cristallo di nitruro di gallio hanno una costante reticolare e un coefficiente di espansione termica molto vicini, che è il materiale di substrato preferito per la crescita epitassiale dei dispositivi optoelettronici basati sul nitruro di gallio.

Confronto tra AIN e altri materiali semiconduttori comunemente usati nelle caratteristiche:

Materiale	AIN	Si	GaAs	GaN	3C-SiC	6H-SiC	SiO2
Larghezza del gap di banda (eV)	6.2	1.12	1.43	3.4	2.2	2.9	9
Coefficiente di dilatazione termica (10-6K-1)	4.5	2.6	5.9	5.6	4.7	4.8	0.5
Densità (g/cm3)	3.26	2.33	5.32	6.09	3.20	3.20	2.27
Intensità del campo di ripartizione (106V/cm)	14	0.2	0.5	>10	3	4	13
Conduttività termica (W/cm℃)	3.0	1.5	0.46	1.3	5	5	0.014
Costante dielettrica	8.5	11.9	12.8	11.1	9.7	10	3.9
Resistività (ohm-cm)	>1013	1000	108	>1010	150	-	>1014
Indice di rifrazione	2.15	3.5	3.4	2.33	2.7	2.7	1.46

 

3. Crescita epitassiale di AlN

Allo stato attuale, la tecnica di crescita dell'AlN è abbastanza matura e i film sottili di AIN sono stati preparati mediante deposizione utilizzando una varietà di tecnologie. I metodi più comuni includono la deposizione chimica in fase vapore (CVD), l'evaporazione termica, l'epitassia a fascio molecolare (MBE), la deposizione laser pulsata (PLD), la nitrurazione a fascio ionico, lo sputtering reattivo del magnetron (RS) e così via.

Oltre alla tecnologia di crescita dello strato epitassiale AlN, un altro fattore cruciale nella crescita epitassiale dei film sottili è la selezione di un substrato adatto. Elementi importanti considerati includono la qualità dei cristalli, i parametri reticolari, il coefficiente di dilatazione termica, la praticità e il prezzo, ecc. Per la crescita epitassiale del modello AlN, la tabella seguente elenca alcuni materiali e parametri del substrato comunemente usati:

Caratteristiche del cristallo		AIN Esadecimale.	GaN Esadecimale.	InN Esadecimale.	a-Al2O3 Esadecimale.	6H-SiC Esadecimale.	Si Cubo
Struttura di cristallo
Costante del reticolo(A)	un	3.111	3.186	3.545	4.758	3.081	5.43
	c	4.979	5.178	5.703	11.991	15.092	5.43
	c/a	1.6	1.625	1.609	1.73	4.9	1
Coefficiente di dilatazione termica	un	4.2	5.59	5.7	7.5	4.2	3.59
(10-6C-1)	c	5.3	3.17	3.7	8.5	4.68	3.59

 

Tra i substrati riportati nella tabella, il Si è diventato il primo substrato ad essere utilizzato grazie alle sue caratteristiche ampiamente disponibili, al basso costo e alla tecnologia matura. Tuttavia, i nitruri del gruppo II (AlN, GaN e InN) presentano un ampio disadattamento reticolare con il Si, le loro strutture cristalline (struttura esagonale della wurtzite e struttura cubica del diamante) non corrispondono e anche i coefficienti di dilatazione termica sono molto diversi. Questo è il motivo per cui è difficile far crescere epitassialmente il modello AlN su un substrato di Si, specialmente quando è necessario preparare film più spessi.

I parametri reticolari del 6H-SiC sono relativamente vicini a quelli dell'AlN (approssimativamente entro l'1%) e hanno lo stesso coefficiente di dilatazione termica (4,2×10°C). Pertanto, 6H-SiC è considerato il substrato preferito per la coltivazione di un modello AlN di alta qualità. Tuttavia, rispetto ad altri substrati, a causa della durezza estremamente elevata del 6H-SiC, è difficile da lucidare, con conseguente qualità superficiale particolarmente scarsa dei wafer 6H-SiC. Una scarsa topografia superficiale del substrato spesso determina una scarsa qualità della pellicola e il 6H-SiC è molto costoso e non facile da ottenere.

Substrati di zaffiro (a-Al2O3) sono stati applicati con successo alla crescita di sub-nitruri. Tra i nitruri, l'AlN ha la correlazione prestazionale più stretta con lo zaffiro. Da un punto di vista chimico, la crescita di AlN/templato di zaffiro comporta una semplice conversione da ossido di Al a nitruro. È stato dimostrato che i film AlN vengono preparati mediante MOCVD o MBE. A causa della stabilità dello zaffiro e del gruppo spaziale esagonale condiviso dell'asse c, lo zaffiro orientato (0001) è un substrato adatto per la coltivazione di modelli AlN a bassa densità di dislocazione.

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