MIS ON POOLJUHT?
Pooljuhtseadis on elektrooniline komponent, mis kasutab elektrijuhtivust, kuid millel on omadused, mis jäävad juhi (näiteks vase) ja isolaatori (näiteks klaasi) vahepeale. Need seadmed kasutavad elektrijuhtivust tahkes olekus, mitte gaasilises olekus või termioonkiirguses vaakumis, ning on enamikus tänapäevastes rakendustes asendanud vaakumtorud.
Pooljuhtide kõige levinum kasutusala on integraallülituste kiipides. Meie tänapäevased arvutiseadmed, sealhulgas mobiiltelefonid ja tahvelarvutid, võivad sisaldada miljardeid pisikesi pooljuhte, mis on ühendatud üksikutele kiipidele ja kõik omavahel ühendatud ühele pooljuhtplaadile.
Pooljuhi juhtivust saab manipuleerida mitmel viisil, näiteks elektri- või magnetvälja sisseviimise, valguse või kuumuse käes hoidmise või legeeritud monokristallilise ränivõrgu mehaanilise deformeerimise abil. Kuigi tehniline selgitus on üsna detailne, on pooljuhtide manipuleerimine see, mis on meie praeguse digitaalse revolutsiooni võimalikuks teinud.
KUIDAS ALUMIINIUMI KASUTATAKSE POOLJUHTIDES?
Alumiiniumil on palju omadusi, mis teevad sellest pooljuhtide ja mikrokiipide valmistamisel esmase valiku. Näiteks on alumiiniumil suurepärane nakkuvus ränidioksiidiga, mis on pooljuhtide peamine komponent (sellest sai Silicon Valley oma nime). Selle elektrilised omadused, nimelt madal elektritakistus ja suurepärane kontakt traatühendustega, on alumiiniumi teine eelis. Oluline on ka see, et alumiiniumi on lihtne struktureerida kuivsöövitusprotsesside abil, mis on pooljuhtide valmistamisel oluline samm. Kuigi teised metallid, nagu vask ja hõbe, pakuvad paremat korrosioonikindlust ja elektrilist tugevust, on need ka palju kallimad kui alumiinium.
Üks levinumaid alumiiniumi rakendusi pooljuhtide tootmisel on pihustustehnoloogia. Mikroprotsessori vahvlitesse kantakse õhukese kihina kõrge puhtusastmega metalle ja räni, kasutades füüsikalist auru sadestamist, mida nimetatakse pihustamiseks. Materjal pritsitakse sihtmärgist välja ja sadestatakse räni substraadikihile vaakumkambris, mis on täidetud gaasiga, et hõlbustada protseduuri; tavaliselt inertgaas, näiteks argoon.
Nende märklaudade alusplaadid on valmistatud alumiiniumist, mille pinnale on liimitud kõrge puhtusastmega sadestamismaterjalid, näiteks tantaal, vask, titaan, volfram või 99,9999% puhas alumiinium. Substraadi juhtiva pinna fotoelektriline või keemiline söövitamine loob pooljuhi funktsioonis kasutatavad mikroskoopilised vooluringimustrid.
Pooljuhtide töötlemisel on kõige levinum alumiiniumisulam 6061. Sulami parima jõudluse tagamiseks kantakse metalli pinnale tavaliselt kaitsev anodeeritud kiht, mis suurendab korrosioonikindlust.
Kuna tegemist on nii täpsete seadmetega, tuleb korrosiooni ja muid probleeme hoolikalt jälgida. Pooljuhtseadmete korrosioonile on leitud mitmeid tegureid, näiteks nende pakendamine plastikusse.