ЧТО ТАКОЕ ПОЛУПРОВОДНИК?
Полупроводниковое устройство — это электронный компонент, который использует электропроводность, но имеет характеристики, которые находятся между характеристиками проводника, например меди, и характеристиками изолятора, например стекла. Эти устройства используют электропроводность в твердом состоянии, а не в газообразном состоянии или термоионную эмиссию в вакууме, и они заменили вакуумные трубки в большинстве современных приложений.
Наиболее распространенное применение полупроводников — в интегральных микросхемах. Наши современные вычислительные устройства, включая мобильные телефоны и планшеты, могут содержать миллиарды крошечных полупроводников, объединенных в один чип, все из которых соединены между собой на одной полупроводниковой пластине.
Проводимостью полупроводника можно манипулировать несколькими способами, например, путем введения электрического или магнитного поля, путем воздействия на него света или тепла или посредством механической деформации легированной монокристаллической кремниевой сетки. Хотя техническое объяснение довольно подробное, именно манипулирование полупроводниками сделало возможной нашу нынешнюю цифровую революцию.
КАК АЛЮМИНИЙ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ?
Алюминий обладает многими свойствами, которые делают его основным выбором для использования в полупроводниках и микрочипах. Например, алюминий имеет превосходную адгезию к диоксиду кремния, основному компоненту полупроводников (отсюда и название Кремниевой долины). Его электрические свойства, а именно, низкое электрическое сопротивление и превосходный контакт с проволочными связями, являются еще одним преимуществом алюминия. Также важно то, что алюминий легко структурировать в процессах сухого травления, что является важнейшим шагом в производстве полупроводников. Хотя другие металлы, такие как медь и серебро, обладают лучшей коррозионной стойкостью и электрической прочностью, они также намного дороже алюминия.
Одно из наиболее распространенных применений алюминия в производстве полупроводников — это процесс распыления. Тонкое нанесение нанослойных слоев металлов высокой чистоты и кремния в микропроцессорных пластинах осуществляется с помощью процесса физического осаждения из паровой фазы, известного как распыление. Материал выбрасывается из мишени и осаждается на слой кремниевой подложки в вакуумной камере, заполненной газом для облегчения процедуры; обычно это инертный газ, такой как аргон.
Подложки для этих мишеней сделаны из алюминия с высокочистыми материалами для осаждения, такими как тантал, медь, титан, вольфрам или 99,9999% чистый алюминий, прикрепленными к их поверхности. Фотоэлектрическое или химическое травление проводящей поверхности подложки создает микроскопические схемы, используемые в функции полупроводника.
Наиболее распространенным алюминиевым сплавом в обработке полупроводников является 6061. Для обеспечения наилучших характеристик сплава на поверхность металла обычно наносится защитный анодированный слой, который повышает коррозионную стойкость.
Поскольку это такие точные устройства, необходимо тщательно отслеживать коррозию и другие проблемы. Было обнаружено несколько факторов, способствующих коррозии полупроводниковых устройств, например, упаковка их в пластик.