PUOLIJOHDE
MIKÄ ON PUOLIJOHDE?
Puolijohdelaite on elektroninen komponentti, joka käyttää sähkönjohtavuutta, mutta jolla on ominaisuuksia, jotka ovat johtimen, esimerkiksi kuparin, ja eristeen, kuten lasin, välissä. Nämä laitteet käyttävät sähkönjohtavuutta kiinteässä tilassa, toisin kuin kaasumaisessa tilassa, tai termionista emissiota tyhjiössä, ja ne ovat korvanneet tyhjiöputket useimmissa nykyaikaisissa sovelluksissa.
Puolijohteiden yleisin käyttö on integroitujen piirien siruissa. Nykyaikaiset tietokonelaitteemme, mukaan lukien matkapuhelimet ja tabletit, voivat sisältää miljardeja pieniä puolijohteita, jotka on yhdistetty yhdelle sirulle, jotka kaikki on yhdistetty yhteen puolijohdekiekkoon.
Puolijohteen johtavuutta voidaan manipuloida useilla tavoilla, kuten ottamalla käyttöön sähkö- tai magneettikenttä, altistamalla se valolle tai lämmölle tai johtuen seostetun monokiteisen piiverkon mekaanisesta muodonmuutoksesta. Vaikka tekninen selitys on melko yksityiskohtainen, puolijohteiden manipulointi on tehnyt nykyisen digitaalisen vallankumouksen mahdolliseksi.
MITEN ALUMIINIA KÄYTETÄÄN PUOLIJOHTEISISSA?
Alumiinilla on monia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä ensisijaisen valinnan käytettäväksi puolijohteissa ja mikrosiruissa. Esimerkiksi alumiinilla on erinomainen tarttuvuus piidioksidiin, joka on puolijohteiden pääkomponentti (tästä Piilaakso sai nimensä). Sen sähköiset ominaisuudet, nimittäin se, että sillä on alhainen sähkövastus ja tekee erinomaisesta kosketuksesta lankaliitoksiin, ovat toinen alumiinin etu. Tärkeää on myös se, että alumiinia on helppo strukturoida kuivaetsausprosesseissa, mikä on ratkaiseva vaihe puolijohteiden valmistuksessa. Vaikka muut metallit, kuten kupari ja hopea, tarjoavat paremman korroosionkestävyyden ja sähköisen sitkeyden, ne ovat myös paljon kalliimpia kuin alumiini.
Yksi yleisimmistä alumiinin sovelluksista puolijohteiden valmistuksessa on sputterointitekniikka. Erittäin puhtaiden metallien ja piin nanopaksuuksien ohut kerrostaminen mikroprosessorikiekkoihin saadaan aikaan fysikaalisella höyrypinnoitusprosessilla, joka tunnetaan sputteroinnina. Materiaali poistetaan kohteesta ja kerrostetaan piipohjaiselle kerrokselle tyhjiökammiossa, joka on täytetty kaasulla toimenpiteen helpottamiseksi; yleensä inertti kaasu, kuten argon.
Näiden kohteiden taustalevyt on valmistettu alumiinista, ja niiden pintaan on liimattu erittäin puhtaita pinnoitusmateriaaleja, kuten tantaalia, kuparia, titaania, volframia tai 99,9999 % puhdasta alumiinia. Substraatin johtavan pinnan valosähköinen tai kemiallinen syövytys luo mikroskooppiset piirikuviot, joita käytetään puolijohteen toiminnassa.
Puolijohdekäsittelyssä yleisin alumiiniseos on 6061. Seoksen parhaan suorituskyvyn varmistamiseksi metallin pinnalle levitetään yleensä suojaava eloksoitu kerros, joka parantaa korroosionkestävyyttä.
Koska ne ovat niin tarkkoja laitteita, korroosiota ja muita ongelmia on seurattava tarkasti. Puolijohdelaitteiden korroosion on havaittu vaikuttavan useiden tekijöiden, kuten niiden pakkaamisen muoviin.