产品概述
硅基氮化铝（AlN on Si）是在硅衬底上通过外延生长制备的高质量氮化铝薄膜。氮化铝是极具应用潜力的超宽禁带半导体材料，禁带宽度高达 6.2eV，同时具有高击穿场强、高饱和电子迁移率、高化学和热稳定性，及高导热、抗辐射等优异性能，是紫外/深紫外 LED、紫外 LD 最佳衬底材料，也是高功率、高频电子器件的理想衬底材料。
氮化铝还具有优良的压电性、高的声表面波传播速度和较高的机电耦合系数，是 GHz 级声表面波（SAW）器件的优选压电材料。我们成功在硅衬底上制备高质量氮化铝薄膜，XRD（0002）摇摆曲线半峰宽＜0.9°，生长面表面粗糙度 Ra＜1.5nm（AlN 厚度 200nm），助力氮化镓（GaN）实现大尺寸、高质量、低成本外延生长。
氮化铝的技术优势
氮化铝（AlN）以其超宽禁带、高击穿场强、高导热和优异的压电性能，在半导体材料领域占据不可替代的位置。以下为氮化铝薄膜的核心技术优势：
- 超宽禁带 6.2eV —— 直接带隙，是深紫外和紫外发光的重要材料，适用于 UV-LED、激光二极管
- 高击穿电场强度 —— 高绝缘性、低介电常数、低热膨胀系数，适用于高温高频高功率器件
- 与 GaN 晶格匹配 —— 与 GaN 晶体有非常接近的晶格常数和热膨胀系数，是异质外延生长 GaN 基光电器件的优选衬底
- 优异的压电性能 —— 沿 c 轴取向具有最好的声表面波传播速度，是所有无机非铁性压电材料中最高的
- CMOS 兼容工艺 —— 制备工艺与 CMOS 兼容，可与其他器件集成到同一芯片上
- 高化学稳定性 —— 共价键结合，化学稳定性好、熔点高、耐腐蚀
- 机械强度高 —— 晶体薄膜硬度高，可作为耐磨涂层；高电阻率、低漏电流
技术参数
提供标准化的硅基氮化铝薄膜产品，支持客户定制特定尺寸、厚度和外延规格。以下为典型产品参数。
| 衬底与薄膜参数 | |
|---|---|
| 基底材料 | Si(111)，500±10μm 厚度（可定制） |
| 尺寸 | 2 英寸 / 4 英寸（可定制更大尺寸） |
| AlN 外延厚度 | 5–200 nm（可定制） |
| 晶面取向 | c-axis [0001] |
| 表面粗糙度 (5×5μm) | Ra ＜ 1.5 nm（AlN 厚度 200nm） |
| HRXRD 半峰宽 @(0002) | ＜ 0.8° |
| 机械与物理参数 | |
|---|---|
| 翘曲度 (Warp) | ＜ 30 μm |
| 弯曲度 (Bow) | -10 ~ 15 μm |
| 禁带宽度 | 6.2 eV |
| 晶体结构 | 六方纤锌矿（Wurtzite） |
| 适合外延材料 | GaN、AlGaN、InAlN 等 III 族氮化物 |
| 包装 | 单片 / 多片晶圆盒 |
衬底材料对比
| 衬底类型 | 与GaN晶格失配 | 热导率 W/(m·K) | 成本 | CMOS兼容 |
|---|---|---|---|---|
| 蓝宝石 (Sapphire) | ~13.9% | ~35 | 低 | ❌ |
| 碳化硅 (SiC) | ~3.5% | ~390 | 高 | ❌ |
| 硅 (Si) | ~17% | ~150 | 极低 | ✅ |
| 硅基氮化铝 (AlN on Si) | ~2.4%（AlN 缓冲后） | ~285（AlN） | 中低 | ✅ |
| GaN 自支撑 | 0% | ~230 | 极高 | ❌ |
* 硅基氮化铝兼具硅的低成本/CMOS兼容性与AlN的高晶体质量，是实现低成本GaN器件的理想衬底方案。
应用场景
紫外/深紫外 LED & LD
AlN 是 UV-C(~265nm) LED 最佳衬底材料，直接带隙 6.2eV，原子级平整表面确保 GaN/AlGaN 高质量外延。
SAW/BAW 滤波器
AlN 沿 c 轴具有最快速声表面波传播速度，机电耦合系数高，适合 5G 手机射频前端 GHz 级 SAW/BAW 滤波器。
射频/高频功率器件
高击穿场强 + 高饱和电子迁移率，AlN-on-Si 衬底上制备 GaN HEMT，用于基站功放、雷达系统。
MEMS 压电传感器
非铁电材料中最优压电响应，用于加速度计、陀螺仪、超声换能器等 MEMS 器件的压电驱动层。
电力电子器件
高临界击穿电场 + 高热导率，适用于高压、高温、高频电力电子开关器件与功率模块散热集成。
5G 通信基站
GaN-on-Si（AlN 缓冲）方案实现大尺寸、高质量、低成本 GaN 射频外延，赋能 5G AAU 功放芯片。
选型指南
| 参数 | 推荐范围 | 说明 |
|---|---|---|
| 尺寸 | 2 / 4 英寸 | 标准尺寸，可来图定制更大尺寸 |
| AlN 厚度 | 50–200 nm | 根据外延需求选择；厚膜（200nm）晶质更优 |
| 衬底晶向 | Si(111) | 最利于 GaN c 轴取向生长 |
| 粗糙度要求 | Ra＜1.5nm | 精抛工艺保障最佳外延质量 |
| 翘曲度 | ＜30μm | 影响外延均匀性和后续光刻工艺 |
不确定如何选型？直接联系我们，工程师免费提供技术评估和材料推荐方案。