CO TO JEST PÓŁPRZEWODNIK?
Urządzenie półprzewodnikowe to element elektroniczny, który wykorzystuje przewodzenie elektryczne, ale ma cechy pośrednie między właściwościami przewodnika, na przykład miedzi, a właściwościami izolatora, takiego jak szkło. Urządzenia te wykorzystują przewodzenie elektryczne w stanie stałym, w przeciwieństwie do stanu gazowego lub emisji termoelektrycznej w próżni, i zastąpiły lampy próżniowe w większości nowoczesnych zastosowań.
Najbardziej powszechnym zastosowaniem półprzewodników są chipy obwodów scalonych. Nasze nowoczesne urządzenia komputerowe, w tym telefony komórkowe i tablety, mogą zawierać miliardy maleńkich półprzewodników połączonych w pojedyncze chipy, a wszystkie połączone na jednej płytce półprzewodnikowej.
Przewodnictwem półprzewodnika można manipulować na kilka sposobów, na przykład wprowadzając pole elektryczne lub magnetyczne, wystawiając go na działanie światła lub ciepła lub w wyniku mechanicznego odkształcenia siatki monokrystalicznego domieszkowanego krzemu. Chociaż wyjaśnienie techniczne jest dość szczegółowe, manipulacja półprzewodnikami umożliwiła naszą obecną rewolucję cyfrową.
W JAKI SPOSÓB WYKORZYSTUJE SIĘ ALUMINIUM W PÓŁPRZEWODNIKACH?
Aluminium ma wiele właściwości, które czynią go głównym wyborem do stosowania w półprzewodnikach i mikrochipach. Na przykład aluminium ma lepszą przyczepność do dwutlenku krzemu, głównego składnika półprzewodników (stąd nazwa Dolina Krzemowa). Jego właściwości elektryczne, a mianowicie niski opór elektryczny i doskonały kontakt z połączeniami drutowymi, to kolejna zaleta aluminium. Ważne jest również to, że aluminium można łatwo strukturować w procesach trawienia na sucho, co jest kluczowym krokiem w wytwarzaniu półprzewodników. Chociaż inne metale, takie jak miedź i srebro, zapewniają lepszą odporność na korozję i wytrzymałość elektryczną, są one również znacznie droższe niż aluminium.
Jednym z najpowszechniejszych zastosowań aluminium w produkcji półprzewodników jest technologia napylania katodowego. Cienkie nanowarstwy metali o wysokiej czystości i krzemu w płytkach mikroprocesorowych uzyskuje się w procesie fizycznego osadzania z fazy gazowej, zwanym rozpylaniem katodowym. Materiał jest wyrzucany z celu i osadzany na warstwie podłoża z krzemu w komorze próżniowej wypełnionej gazem, aby ułatwić procedurę; zwykle gaz obojętny, taki jak argon.
Płyty nośne tych tarcz są wykonane z aluminium, a do ich powierzchni przyczepione są materiały o wysokiej czystości do osadzania, takie jak tantal, miedź, tytan, wolfram lub aluminium o czystości 99,9999%. Trawienie fotoelektryczne lub chemiczne powierzchni przewodzącej podłoża tworzy mikroskopijne wzory obwodów wykorzystywane w funkcji półprzewodnika.
Najpopularniejszym stopem aluminium w obróbce półprzewodników jest 6061. Aby zapewnić najlepszą wydajność stopu, zazwyczaj na powierzchnię metalu nakładana jest ochronna anodowana warstwa, która zwiększa odporność na korozję.
Ponieważ są to tak precyzyjne urządzenia, należy ściśle monitorować korozję i inne problemy. Stwierdzono, że do korozji urządzeń półprzewodnikowych przyczynia się kilka czynników, na przykład pakowanie ich w plastik.