半導体

半導体とは何ですか?

半導体デバイスは、電気伝導を利用する電子部品ですが、銅などの導体の特性とガラスなどの絶縁体の特性の中間の特性を持っています。これらのデバイスは、真空中での気体状態や熱電子放出ではなく、固体状態での電気伝導を利用しており、最新のアプリケーションのほとんどで真空管に取って代わりました。

半導体の最も一般的な用途は集積回路チップです。携帯電話やタブレットを含む現代のコンピューティングデバイスには、単一チップ上に結合された数十億個の小さな半導体が含まれており、すべて単一の半導体ウェーハ上で相互接続されています。

半導体の導電率は、電場や磁場の導入、光や熱への曝露、ドープ単結晶シリコングリッドの機械的変形など、いくつかの方法で操作できます。技術的な説明は非常に詳細ですが、現在のデジタル革命を可能にしたのは半導体の操作です。

アルミニウムは半導体でどのように使用されますか?

アルミニウムには、半導体やマイクロチップでの使用に主に選ばれる多くの特性があります。たとえば、アルミニウムは、半導体の主要成分である二酸化シリコンに対する優れた接着力を持っています（これがシリコンバレーの名前の由来です）。電気抵抗が低く、ワイヤボンドとの接触が良好であるという電気的特性もアルミニウムの利点です。また、半導体製造の重要なステップであるドライエッチングプロセスでアルミニウムを構造化するのが簡単であることも重要です。銅や銀などの他の金属は、優れた耐食性と電気的靭性を備えていますが、アルミニウムよりもはるかに高価です。

半導体製造におけるアルミニウムの最も一般的な用途の 1 つは、スパッタリング技術のプロセスです。マイクロプロセッサー・ウェーハにおける高純度金属とシリコンのナノ厚さの薄層化は、スパッタリングとして知られる物理蒸着プロセスを通じて実現されます。材料はターゲットから排出され、手順を容易にするためにガスが充填された真空チャンバー内でシリコンの基板層上に堆積されます。通常はアルゴンなどの不活性ガスです。

これらのターゲットのバッキングプレートはアルミニウム製で、タンタル、銅、チタン、タングステン、純度 99.9999% アルミニウムなどの高純度の蒸着材料が表面に接着されています。基板の導電性表面の光電エッチングまたは化学エッチングにより、半導体の機能に使用される微細な回路パターンが作成されます。

半導体プロセスで最も一般的なアルミニウム合金は 6061 です。合金の最高の性能を確保するために、一般に金属の表面に保護陽極酸化層が適用され、耐食性が向上します。

非常に精密な装置であるため、腐食やその他の問題を注意深く監視する必要があります。半導体デバイスの腐食には、プラスチックでのパッケージングなど、いくつかの要因が関与していることが判明しています。