半導體
什麼是半導體?
半導體裝置是一種使用導電的電子元件,但其特性介於導體(例如銅)和絕緣體(例如玻璃)之間。這些設備使用固態導電,而不是真空中的氣態或熱電子發射,並且它們已經取代了大多數現代應用中的真空管。
半導體最常見的用途是積體電路晶片。我們的現代運算設備,包括手機和平板電腦,可能包含數十億個微型半導體,這些半導體連接在單一晶片上,所有這些半導體都在單個半導體晶圓上互連。
半導體的電導率可以透過多種方式控制,例如透過引入電場或磁場、將其暴露於光或熱、或由於摻雜單晶矽柵格的機械變形。雖然技術解釋非常詳細,但半導體的操控性使我們當前的數位革命成為可能。
鋁如何用於半導體?
鋁具有許多特性,使其成為半導體和微晶片的主要選擇。例如,鋁對半導體的主要成分二氧化矽(矽谷因此得名)具有優異的黏附力。鋁的另一個優點是其電氣特性,即電阻低且與引線鍵合接觸良好。同樣重要的是,在乾蝕刻製程中很容易建構鋁,這是製造半導體的關鍵步驟。雖然銅和銀等其他金屬具有更好的耐腐蝕性和電韌性,但它們也比鋁貴得多。
鋁在半導體製造中最普遍的應用之一是濺鍍技術製程。微處理器晶圓中奈米厚度的高純度金屬和矽的薄層是透過稱為濺射的物理氣相沉積過程來實現的。材料從靶材中噴射出來並沉積在真空室中的矽襯底層上,真空室中充滿了氣體以幫助促進該過程;通常是惰性氣體,例如氬氣。
這些靶材的背板由鋁製成,其表面黏合有用於沉積的高純度材料,例如鉭、銅、鈦、鎢或 99.9999% 純鋁。基板導電表面的光電或化學蝕刻產生用於半導體功能的微觀電路圖案。
半導體加工中最常見的鋁合金是6061。
由於它們是如此精密的設備,因此必須密切監測腐蝕和其他問題。已經發現有幾個因素會導致半導體裝置的腐蝕,例如將它們封裝在塑膠中。