Aluminiumnitrid: Der „Game-Changer“ in der Halbleiterindustrie

Struktur und Eigenschaften

Aluminiumnitrid (AlN) ist ein Kristall, der von kovalenten Bindungen dominiert wird, ein hexagonal-diamantartiges Nitrid. Es zeichnet sich durch eine extrem weite Bandlücke (6,2 eV) und eine äußerst hohe Exzitonenbindungsenergie aus, was es als Halbleiter mit direkter Bandlücke klassifiziert. Seine Kristallstruktur ähnelt der von BeO und SiC. Aufgrund der stark gerichteten Natur seiner kovalenten Bindungen liefert AlN herausragende physikalische und chemische Eigenschaften wie eine hohe Wärmeleitfähigkeit.

CVD-Methode für Aluminiumnitridpulver

Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist ein effektiver Weg zur Herstellung von AlN-Pulver mit gleichmäßiger Partikelgröße, hoher Reinheit und großer spezifischer Oberfläche. Flüchtige Aluminiumquellen (Aluminiumhalogenide oder Alkylaluminium) und Ammoniak (NH₃) werden in die Reaktionskammer eingebracht, um zu reagieren. Während der Reaktion zersetzt sich NH₃, um aktive Stickstoffatome zu liefern, und AlN-Pulver bildet sich durch Gasphasenabscheidung.

Die Vorteile dieser Methode sind eine hohe Produktreinheit und eine feine Partikelgröße. Ihre Nachteile sind hohe Produktionskosten, strenge Ausrüstungsanforderungen und geringer Durchsatz. Dennoch ist Alkylaluminium kostspielig und erfordert eine spezielle Lagerung und einen Transport unter Inertgasschutz. Daher befindet sich dieser Prozess hauptsächlich noch im Stadium der Laborforschung und hat noch keine großtechnische Industrialisierung erreicht.

Anwendungen von Aluminiumnitrid in der Halbleiterindustrie

1. Substrate für elektronische Verpackungen
2. Komponenten für Halbleitergeräte
3. Substratmaterialien für Halbleiter
4. Aluminiumnitrid-Dünnschichtmaterialien