НАПІВПРОВІДНИК
ЩО ТАКЕ НАПІВПРОВІДНИК?
Напівпровідниковий пристрій — це електронний компонент, який використовує електричну провідність, але має властивості, які є середніми між характеристиками провідника, наприклад міді, та властивостями ізолятора, наприклад скла. Ці пристрої використовують електропровідність у твердому стані, а не в газоподібному стані або термоелектронну емісію у вакуумі, і вони замінили вакуумні трубки в більшості сучасних застосувань.
Найбільш поширеним використанням напівпровідників є мікросхеми інтегральних схем. Наші сучасні комп’ютерні пристрої, включно з мобільними телефонами та планшетами, можуть містити мільярди крихітних напівпровідників, з’єднаних на одному чіпі, усі з’єднані між собою на одній напівпровідниковій пластині.
Провідністю напівпровідника можна керувати декількома способами, наприклад, вводячи електричне або магнітне поле, впливаючи на нього світлом або теплом, або завдяки механічній деформації легованої монокристалічної кремнієвої сітки. Хоча технічне пояснення досить детальне, маніпуляції з напівпровідниками зробили можливою нашу нинішню цифрову революцію.
ЯК АЛЮМІНІЙ ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ У НАПІВПРОВІДНИКАХ?
Алюміній має багато властивостей, які роблять його основним вибором для використання в напівпровідниках і мікросхемах. Наприклад, алюміній має чудову адгезію до діоксиду кремнію, основного компонента напівпровідників (саме звідси назва Кремнієва долина). Ще однією перевагою алюмінію є його електричні властивості, а саме те, що він має низький електричний опір і забезпечує чудовий контакт із дротяними зв’язками. Також важливо, що алюміній легко структурувати за допомогою процесів сухого травлення, що є вирішальним кроком у створенні напівпровідників. У той час як інші метали, такі як мідь і срібло, пропонують кращу стійкість до корозії та електричну міцність, вони також набагато дорожчі за алюміній.
Одним із найпоширеніших застосувань алюмінію у виробництві напівпровідників є технологія напилення. Тонке нанесення шарів нанотовщини високочистих металів і кремнію на пластини мікропроцесора здійснюється за допомогою процесу фізичного осадження з парової фази, відомого як напилення. Матеріал викидається з мішені та осідає на шарі кремнію підкладки у вакуумній камері, яка була заповнена газом для полегшення процедури; зазвичай це інертний газ, наприклад аргон.
Опорні пластини для цих мішеней виготовлені з алюмінію з високочистими матеріалами для осадження, такими як тантал, мідь, титан, вольфрам або 99,9999% чистого алюмінію, прикріплених до їх поверхні. Фотоелектричне або хімічне травлення провідної поверхні підкладки створює мікроскопічні візерунки схем, які використовуються в роботі напівпровідника.
Найпоширенішим алюмінієвим сплавом для обробки напівпровідників є 6061. Щоб забезпечити найкращі характеристики сплаву, зазвичай на поверхню металу наноситься захисний анодований шар, який підвищує стійкість до корозії.
Оскільки це такі точні пристрої, слід уважно стежити за корозією та іншими проблемами. Було виявлено, що кілька факторів сприяють корозії напівпровідникових пристроїв, наприклад упаковка їх у пластик.