מוֹלִיך לְמֶחֱצָה
מהו מוליך למחצה?
התקן מוליכים למחצה הוא רכיב אלקטרוני שמשתמש בהולכה חשמלית אך יש לו תכונות שנמצאות בין זו של מוליך, למשל נחושת, לבין זו של מבודד, כגון זכוכית. מכשירים אלו משתמשים בהולכה חשמלית במצב מוצק בניגוד למצב גזי או פליטת תרמיונית בוואקום, והם החליפו צינורות ואקום ברוב היישומים המודרניים.
השימוש הנפוץ ביותר של מוליכים למחצה הוא בשבבי מעגלים משולבים. מכשירי המחשוב המודרניים שלנו, כולל טלפונים ניידים וטאבלטים, עשויים להכיל מיליארדי מוליכים למחצה זעירים המחוברים על שבבים בודדים, כולם מחוברים על גבי פרוסת מוליכים למחצה אחת.
ניתן לתמרן את המוליכות של מוליך למחצה בכמה דרכים, כגון על ידי החדרת שדה חשמלי או מגנטי, על ידי חשיפתו לאור או לחום, או עקב עיוות מכני של רשת סיליקון חד גבישית מסוממת. בעוד שההסבר הטכני מפורט למדי, המניפולציה של מוליכים למחצה היא מה שאפשרי את המהפכה הדיגיטלית הנוכחית שלנו.
כיצד נעשה שימוש באלומיניום במוליכים למחצה?
לאלומיניום תכונות רבות שהופכות אותו לבחירה העיקרית לשימוש במוליכים למחצה ובשבבים מיקרוניים. למשל, לאלומיניום יש הידבקות מעולה לסיליקון דו חמצני, מרכיב עיקרי של מוליכים למחצה (כאן קיבל עמק הסיליקון את שמו). המאפיינים החשמליים שלו, כלומר שיש לו התנגדות חשמלית נמוכה ויוצר מגע מצוין עם קשרי חוטים, הם יתרון נוסף של האלומיניום. חשוב גם שקל לבנות אלומיניום בתהליכי חריטה יבשים, שלב מכריע בייצור מוליכים למחצה. בעוד שמתכות אחרות, כמו נחושת וכסף, מציעות עמידות טובה יותר בפני קורוזיה וקשיחות חשמלית, הן גם יקרות הרבה יותר מאלומיניום.
אחד היישומים הנפוצים ביותר לאלומיניום בייצור מוליכים למחצה הוא בתהליך של טכנולוגיית קיצוץ. השכבה הדקה של עובי ננו של מתכות וסיליקון בטוהר גבוה בפרוסות מיקרו-מעבד מתבצעת באמצעות תהליך של שקיעת אדים פיזיקלית הידועה בשם קיצוץ. חומר נפלט ממטרה ומופקד על שכבת מצע של סיליקון בתא ואקום שמולא בגז כדי לעזור להקל על ההליך; בדרך כלל גז אינרטי כמו ארגון.
לוחות הגיבוי למטרות אלו עשויות מאלומיניום עם החומרים הטוהריים ביותר להשקעת משקעים, כגון טנטלום, נחושת, טיטניום, טונגסטן או 99.9999% אלומיניום טהור, מחוברים אל פני השטח שלהם. תחריט פוטו-אלקטרי או כימי של המשטח המוליך של המצע יוצרת את דפוסי המעגלים המיקרוסקופיים המשמשים בתפקוד המוליך למחצה.
סגסוגת האלומיניום הנפוצה ביותר בעיבוד מוליכים למחצה היא 6061. כדי להבטיח את הביצועים הטובים ביותר של הסגסוגת, בדרך כלל תיושם שכבת אנודייז מגן על פני המתכת, אשר תגביר את עמידות בפני קורוזיה.
מכיוון שהם מכשירים כה מדויקים, יש לעקוב מקרוב אחר קורוזיה ובעיות אחרות. נמצאו מספר גורמים שתורמים לקורוזיה במכשירי מוליכים למחצה, למשל אריזתם בפלסטיק.