ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΕΝΑΣ ΗΜΙΑΓΩΓΟΣ;
Μια ημιαγωγική συσκευή είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα που χρησιμοποιεί ηλεκτρική αγωγιμότητα, αλλά έχει χαρακτηριστικά που βρίσκονται μεταξύ εκείνων ενός αγωγού, για παράδειγμα του χαλκού, και εκείνων ενός μονωτή, όπως το γυαλί. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν ηλεκτρική αγωγιμότητα σε στερεά κατάσταση σε αντίθεση με την αέρια κατάσταση ή την θερμιονική εκπομπή σε κενό, και έχουν αντικαταστήσει τους σωλήνες κενού στις περισσότερες σύγχρονες εφαρμογές.
Η πιο συνηθισμένη χρήση ημιαγωγών είναι σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Οι σύγχρονες υπολογιστικές μας συσκευές, συμπεριλαμβανομένων των κινητών τηλεφώνων και των tablet, μπορεί να περιέχουν δισεκατομμύρια μικροσκοπικούς ημιαγωγούς ενωμένους σε μεμονωμένα τσιπ, όλα διασυνδεδεμένα σε ένα μόνο πλακίδιο ημιαγωγών.
Η αγωγιμότητα ενός ημιαγωγού μπορεί να χειραγωγηθεί με διάφορους τρόπους, όπως με την εισαγωγή ενός ηλεκτρικού ή μαγνητικού πεδίου, με την έκθεσή του στο φως ή τη θερμότητα ή λόγω της μηχανικής παραμόρφωσης ενός ντοπαρισμένου μονοκρυσταλλικού πλέγματος πυριτίου. Ενώ η τεχνική εξήγηση είναι αρκετά λεπτομερής, ο χειρισμός των ημιαγωγών είναι αυτό που κατέστησε δυνατή την τρέχουσα ψηφιακή μας επανάσταση.
ΠΩΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΤΟ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟ ΣΤΟΥΣ ΗΜΙΑΓΩΓΟΥΣ;
Το αλουμίνιο έχει πολλές ιδιότητες που το καθιστούν πρωταρχική επιλογή για χρήση σε ημιαγωγούς και μικροτσίπ. Για παράδειγμα, το αλουμίνιο έχει ανώτερη πρόσφυση στο διοξείδιο του πυριτίου, ένα σημαντικό συστατικό των ημιαγωγών (από εκεί πήρε το όνομά του η Silicon Valley). Οι ηλεκτρικές του ιδιότητες, δηλαδή η χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση και η εξαιρετική επαφή με τους δεσμούς καλωδίων, είναι ένα άλλο πλεονέκτημα του αλουμινίου. Επίσης σημαντικό είναι ότι είναι εύκολο να δομηθεί το αλουμίνιο σε διαδικασίες ξηρής χάραξης, ένα κρίσιμο βήμα στην κατασκευή ημιαγωγών. Ενώ άλλα μέταλλα, όπως ο χαλκός και το ασήμι, προσφέρουν καλύτερη αντοχή στη διάβρωση και ηλεκτρική ανθεκτικότητα, είναι επίσης πολύ πιο ακριβά από το αλουμίνιο.
Μία από τις πιο διαδεδομένες εφαρμογές του αλουμινίου στην κατασκευή ημιαγωγών είναι η τεχνολογία ψεκασμού. Η λεπτή στρώση νανο-παχών μετάλλων υψηλής καθαρότητας και πυριτίου σε πλακίδια μικροεπεξεργαστών επιτυγχάνεται μέσω μιας διαδικασίας φυσικής εναπόθεσης ατμών γνωστής ως ψεκασμός. Το υλικό εκτοξεύεται από έναν στόχο και εναποτίθεται σε ένα υπόστρωμα από πυρίτιο σε έναν θάλαμο κενού που έχει γεμίσει με αέριο για να διευκολυνθεί η διαδικασία. Συνήθως ένα αδρανές αέριο όπως το αργό.
Οι πλάκες υποστήριξης για αυτούς τους στόχους είναι κατασκευασμένες από αλουμίνιο με υλικά υψηλής καθαρότητας για εναπόθεση, όπως ταντάλιο, χαλκό, τιτάνιο, βολφράμιο ή αλουμίνιο καθαρότητας 99,9999%, συγκολλημένα στην επιφάνειά τους. Η φωτοηλεκτρική ή χημική χάραξη της αγώγιμης επιφάνειας του υποστρώματος δημιουργεί τα μικροσκοπικά κυκλώματα που χρησιμοποιούνται στη λειτουργία του ημιαγωγού.
Το πιο συνηθισμένο κράμα αλουμινίου στην επεξεργασία ημιαγωγών είναι το 6061. Για να εξασφαλιστεί η καλύτερη απόδοση του κράματος, γενικά εφαρμόζεται ένα προστατευτικό ανοδιωμένο στρώμα στην επιφάνεια του μετάλλου, το οποίο θα ενισχύσει την αντοχή στη διάβρωση.
Επειδή πρόκειται για συσκευές τόσο ακριβείς, η διάβρωση και άλλα προβλήματα πρέπει να παρακολουθούνται στενά. Έχει διαπιστωθεί ότι διάβρωση σε ημιαγωγικές συσκευές συμβάλλει σε διάφορους παράγοντες, όπως για παράδειγμα η συσκευασία τους σε πλαστικό.