氮化铝AlN外延片

AlN 外延片是指在衬底(如蓝宝石、硅、碳化硅、金刚石等)上通过外延生长方法(MOCVD、MBE等)形成的高质量氮化铝薄膜。其厚度范围从数纳米到几微米不等,具有高结晶质量、低缺陷密度等特点。

性能特点


常用衬底类型

  • 蓝宝石(Al₂O₃):性价比高,工艺成熟

  • SiC:晶格匹配好,适合高功率电子器件

  • 金刚石:超高热导率,适合极端热管理需求

  • 硅(Si):成本低,适用于大尺寸兼容工艺

技术挑战与发展趋势

  • 结晶质量仍受衬底影响,位错密度控制是关键;

  • 高铝组分 AlGaN 的外延挑战更高;

  • 掺杂控制、应力管理与大面积均匀性是产业化瓶颈;

  • 正在向大尺寸(4英寸、6英寸)低缺陷外延片迈进。


二面体(上海)科技有限公司提供不同衬底的氮化铝(AlN)外延片。

应用

--深紫外发光器件(DUV-LED)

工作波长200–280 nm,用于杀菌消毒、光刻、空气净化

--高频高功率电子器件

用作 AlGaN HEMT 通道或缓冲层,提升器件击穿电压

--声学与压电器件

SAW、BAW 滤波器基底材料,应用于5G通信

--光电传感器

适用于紫外探测器、高温电路和高速开关器件

特点

1. 超宽禁带特性 氮化铝的禁带宽度达 6.0 eV,是目前主流半导体中最宽之一。可承受极高电压,适合高功率器件和深紫外光电子器件(DUV)。
2. 极高击穿电场 临界击穿电场高达 12–15 MV/cm,远高于GaN和SiC,有助于构建高击穿、高效率的功率电子器件。
3. 优异热导率 热导率可达 285–321 W/m·K,优于GaN,有助于热管理与高温应用,适合高密度器件封装。
4. 紫外透明性 对200–300 nm深紫外区域几乎全透明,是DUV-LED、紫外探测器等器件的理想材料。
5. 优良压电性能 具有高压电常数,适用于表面声波(SAW)与体声波(BAW)滤波器,广泛用于5G通信。
6. 极高声速 声速高达 11,000 m/s,使其成为高频声学器件的优质平台。
7. 电绝缘性强 漏电流极低,适合作为绝缘层或缓冲层,提升整体器件可靠性。
8. 工艺兼容性好 适配多种衬底(蓝宝石、SiC、金刚石、Si),并兼容 MOCVD、MBE 等成熟外延工艺。

  • 性能指标数值范围/描述
    禁带宽度~6.0 eV(超宽禁带)
    临界击穿电场12–15 MV/cm
    热导率可达 285–321 W/m·K(优于GaN)
    声速高达 11,000 m/s(适合声学器件)
    电绝缘性优异,漏电流极低
    光学透明性UV 区域透明,适用于深紫外器件


    不同衬底外延片

    规格参数(parameters)

    AlN/Si

    AlN/Al2O3

    AlN/C(金刚石)

    基底(Substrate)

    Si(111) (厚度可

    定制)

    Al2O3(002)

    (厚度可定制)

     0.2~0.5mm;多晶

    尺寸(inch)可订制

    2-4

    2-4

    10*10mm; 2"

    AlN 膜厚(Thickness)

    5~4000nm

    5-4000nm

    5-4000nm

    晶向(Orientation)

    c-aixs [0001]

    c-aixs [0001]

    c-aixs [0001]

    粗糙度(nm) (5x5μm)

    Ra< 1.5nm (200nm)

    Ra < 1.2nm (200nm)

    Ra < 2nm (200nm)

    HRXRD 半高宽@(0002)

    0.9 °

    0.05 °

    翘曲度(Warp)

    30μm

    30μm

    30μm

    弯曲度(Bow)

    -10 ~15μm

    -10 ~15μm

    -10 ~15μm