KAJ JE POLPREVODNIK?
Polprevodniška naprava je elektronska komponenta, ki uporablja električno prevodnost, vendar ima lastnosti, ki so vmes med lastnostmi prevodnika, na primer bakra, in izolatorja, kot je steklo. Te naprave uporabljajo električno prevodnost v trdnem stanju v nasprotju s plinastim stanjem ali termionsko emisijo v vakuumu in so nadomestile vakuumske cevi v večini sodobnih aplikacij.
Najpogostejša uporaba polprevodnikov je v čipih integriranih vezij. Naše sodobne računalniške naprave, vključno z mobilnimi telefoni in tabličnimi računalniki, lahko vsebujejo milijarde drobnih polprevodnikov, združenih v posamezne čipe, ki so vsi med seboj povezani na eno polprevodniško rezino.
Prevodnost polprevodnika je mogoče manipulirati na več načinov, na primer z uvedbo električnega ali magnetnega polja, z izpostavljanjem svetlobi ali toploti ali zaradi mehanske deformacije dopirane monokristalne silicijeve mreže. Čeprav je tehnična razlaga precej podrobna, je manipulacija s polprevodniki tisto, kar je omogočilo našo trenutno digitalno revolucijo.
KAKO SE ALUMINIJ UPORABLJA V POLPREVODNIKIH?
Aluminij ima številne lastnosti, zaradi katerih je primarna izbira za uporabo v polprevodnikih in mikročipih. Na primer, aluminij ima boljši oprijem na silicijev dioksid, glavno sestavino polprevodnikov (od tod je Silicijeva dolina dobila ime). Njegove električne lastnosti, in sicer nizek električni upor in omogoča odličen stik z žičnimi vezmi, so še ena prednost aluminija. Pomembno je tudi, da je enostavno strukturirati aluminij v postopkih suhega jedkanja, kar je ključni korak pri izdelavi polprevodnikov. Medtem ko druge kovine, kot sta baker in srebro, nudijo boljšo odpornost proti koroziji in električno žilavost, so tudi veliko dražje od aluminija.
Ena najpogostejših uporab aluminija v proizvodnji polprevodnikov je tehnologija razprševanja. Tanko plastenje nano debelin kovin visoke čistosti in silicija v mikroprocesorskih rezinah je doseženo s postopkom fizičnega naparjevanja, znanega kot razprševanje. Material se izvrže iz tarče in nanese na podlago iz silicija v vakuumski komori, ki je bila napolnjena s plinom, da olajša postopek; običajno inertni plin, kot je argon.
Podložne plošče za te tarče so narejene iz aluminija z materiali visoke čistosti za nanašanje, kot so tantal, baker, titan, volfram ali 99,9999-odstotno čisti aluminij, ki so vezani na njihovo površino. Fotoelektrično ali kemično jedkanje prevodne površine substrata ustvari mikroskopske vzorce vezja, ki se uporabljajo pri delovanju polprevodnika.
Najpogostejša aluminijeva zlitina pri obdelavi polprevodnikov je 6061. Za zagotovitev najboljše učinkovitosti zlitine se na površino kovine na splošno nanese zaščitna anodizirana plast, ki bo povečala odpornost proti koroziji.
Ker gre za tako natančne naprave, je treba pozorno spremljati korozijo in druge težave. Ugotovljeno je bilo, da več dejavnikov prispeva k koroziji v polprevodniških napravah, na primer njihovo pakiranje v plastiko.