CO TO JEST PÓŁPRZEWODNIK?
Urządzenie półprzewodnikowe to element elektroniczny, który wykorzystuje przewodnictwo elektryczne, ale ma cechy pośrednie między przewodnikiem, na przykład miedzią, a izolatorem, takim jak szkło. Urządzenia te wykorzystują przewodnictwo elektryczne w stanie stałym, w przeciwieństwie do stanu gazowego lub emisji termionowej w próżni, i zastąpiły lampy próżniowe w większości nowoczesnych zastosowań.
Najczęstszym zastosowaniem półprzewodników są układy scalone. Nasze nowoczesne urządzenia komputerowe, w tym telefony komórkowe i tablety, mogą zawierać miliardy maleńkich półprzewodników połączonych na pojedynczych układach scalonych, połączonych na jednym waflu półprzewodnikowym.
Przewodnictwo półprzewodnika można manipulować na kilka sposobów, na przykład poprzez wprowadzenie pola elektrycznego lub magnetycznego, wystawienie go na działanie światła lub ciepła lub poprzez mechaniczną deformację domieszkowanej siatki monokrystalicznego krzemu. Podczas gdy wyjaśnienie techniczne jest dość szczegółowe, manipulacja półprzewodnikami jest tym, co umożliwiło naszą obecną rewolucję cyfrową.
JAK WYKORZYSTUJE SIĘ ALUMINIUM W PÓŁPRZEWODNIKACH?
Aluminium ma wiele właściwości, które czynią je podstawowym wyborem do zastosowań w półprzewodnikach i mikroprocesorach. Na przykład aluminium ma lepszą przyczepność do dwutlenku krzemu, głównego składnika półprzewodników (stąd nazwa Doliny Krzemowej). Jego właściwości elektryczne, a mianowicie niski opór elektryczny i doskonałe stykanie się z wiązaniami drutowymi, są kolejną zaletą aluminium. Ważne jest również to, że aluminium można łatwo strukturować w procesach trawienia na sucho, co jest kluczowym etapem w produkcji półprzewodników. Podczas gdy inne metale, takie jak miedź i srebro, oferują lepszą odporność na korozję i wytrzymałość elektryczną, są one również znacznie droższe od aluminium.
Jednym z najczęstszych zastosowań aluminium w produkcji półprzewodników jest proces technologii rozpylania. Nakładanie cienkich warstw nanometrowych metali o wysokiej czystości i krzemu na płytki mikroprocesorowe odbywa się poprzez proces fizycznego osadzania z fazy gazowej znany jako rozpylanie. Materiał jest wyrzucany z tarczy i osadzany na warstwie podłoża z krzemu w komorze próżniowej, która została wypełniona gazem, aby ułatwić procedurę; zwykle jest to gaz obojętny, taki jak argon.
Płyty podkładowe tych celów są wykonane z aluminium z materiałami o wysokiej czystości do osadzania, takimi jak tantal, miedź, tytan, wolfram lub 99,9999% czystego aluminium, połączonymi z ich powierzchnią. Fotoelektryczne lub chemiczne trawienie przewodzącej powierzchni podłoża tworzy mikroskopijne wzory obwodów wykorzystywane w funkcji półprzewodnika.
Najczęściej stosowanym stopem aluminium w przetwórstwie półprzewodników jest 6061. Aby zapewnić najlepsze parametry stopu, na powierzchnię metalu nakłada się zazwyczaj warstwę ochronną anodowaną, która zwiększa odporność na korozję.
Ponieważ są to tak precyzyjne urządzenia, korozja i inne problemy muszą być ściśle monitorowane. Odkryto, że kilka czynników przyczynia się do korozji w urządzeniach półprzewodnikowych, na przykład pakowanie ich w plastik.