Mis on pooljuht?
Pooljuhtide seade on elektrooniline komponent, mis kasutab elektrijuhtivust, kuid millel on tunnused, mis asuvad juhtseadme, näiteks vase ja isolaatori, näiteks klaasi vahel. Need seadmed kasutavad tahkis elektrijuhtivust, mitte gaasilises olekus või vaakumis asuvas termionilises emissioonis ning nad on enamikus tänapäevastes rakendustes asendanud vaakumtorud.
Pooljuhtide kõige tavalisem kasutamine on integreeritud vooluahela krõpsudes. Meie kaasaegsed arvutusseadmed, sealhulgas mobiiltelefonid ja tahvelarvutid, võivad sisaldada miljardeid pisikesi pooljuhte, mis on ühendatud üksikute kiipidega, mis on ühendatud ühe pooljuhtide vahvliga.
Pooljuhi juhtivusega saab manipuleerida mitmel viisil, näiteks elektri- või magnetvälja tutvustamisega, paljastades selle valguse või soojusega, või legeeritud monokristallilise räni ruudustiku mehaanilise deformatsiooni tõttu. Kuigi tehniline seletus on üsna üksikasjalik, on pooljuhtide manipuleerimine see, mis on teinud meie praeguse digitaalse revolutsiooni võimalikuks.
Kuidas kasutatakse pooljuhtides alumiiniumi?
Alumiiniumil on palju omadusi, mis muudavad selle peamiseks valikuks pooljuhtides ja mikrokiipides. Näiteks on alumiiniumil parem adhesioon ränidioksiidiga, mis on pooljuhtide peamine komponent (just siin sai Silicon Valley oma nime). See on elektrilised omadused, nimelt see, et sellel on madal elektritakistus ja see annab suurepärase kontakti traadisidemetega, on alumiiniumi veel üks eelis. Oluline on ka see, et alumiiniumi on lihtne struktureerida kuiva söövitusprotsessides, mis on oluline samm pooljuhtide valmistamisel. Kuigi muud metallid, näiteks vask ja hõbe, pakuvad paremat korrosioonikindlust ja elektrilist sitkust, on need ka palju kallimad kui alumiinium.
Üks levinumaid alumiiniumi rakendusi pooljuhtide valmistamisel on pritsimistehnoloogia protsessis. Nano-paksuste ja räni nanopaksuste õhuke kiht mikroprotsessori vahvlites viiakse läbi füüsilise aurude sadestumise protsessi kaudu, mida tuntakse pritsimiseks. Materjal väljutatakse sihtmärgist ja ladestatakse substraadi kihile vaakumkambris, mis on menetluse hõlbustamiseks gaasiga täidetud; Tavaliselt inertne gaas nagu argoon.
Nende sihtmärkide tagaplaadid on valmistatud alumiiniumist, millel on suure puhtusega materjalid sadestumiseks, näiteks tantaal, vask, titaan, volfram või 99,9999% puhas alumiinium, mis on seotud nende pinnaga. Substraadi juhtiv pinna fotoelektriline või keemiline söövitus loob pooljuhi funktsioonis kasutatud mikroskoopilised vooluahela mustrid.
Pooljuhtide töötlemisel on kõige tavalisem alumiiniumsulam 6061. Sulami parima jõudluse tagamiseks kantakse metalli pinnale üldiselt kaitsev anodeeritud kiht, mis suurendab korrosioonikindlust.
Kuna need on nii täpsed seadmed, tuleb tähelepanelikult jälgida korrosiooni ja muid probleeme. On leitud, et pooljuhtide seadmetes on korrosioonile kaasa aidanud, näiteks pakendavad need plastist.