Cross Thermal Conductivity of Aluminium Nitride Films and Thermal Resistance of AlN/Si and AlN/Al Interfaces

Abstract

Методою 3ω досліджено ефективну поперечну теплопровідність λ⊥ тонких плівок AlN. Плівки AlN товщиною 1-3 мкм синтезовано на підкладинках з монокристалічного Si або Al в гібридному геліконно-дуговому йонноплазмовому реакторі. Одержані плівки на межі з підкладинкою мали тонкий шар невпорядкованого AlN товщиною біля 200 нм. Для плівок AlN на підкладинках з монокристалічного Si одержано високе значення коефіцієнта теплопровідности λ⊥Si = 82,9 Вт/(м⋅К). Для плівок AlN на підкладинках з Al одержано значення λ⊥Al = 45,8 Вт/(м⋅К), що є найвищим серед відомих для металічних підкладинок з Al. Проведена оцінка теплового опору Rq межі між плівками AlN і підкладинками Si або Al. Для інтерфейсу AlN/Si одержано значення Rq intSi = 2,3⋅10 −8 (м 2 ⋅К)/Вт, а для інтерфейсу AlN/Al -Rq intAl = 4,3⋅10 −8 (м 2 ⋅К)/Вт.

Electronic Structure of Aluminium Nitride and Its Solid Solutions with Oxygen and Aluminium

“…It also exhibits resistance to oxidation and wear, along with outstanding thermal conductivity comparable to highly conducting metals like aluminium [5]. These properties are also preserved in AlN films [6,7]. Mentioned properties make AlN an ideal candidate for use in microelectronics substrates.…”