VAD ÄR EN HALVLEDARE?
En halvledarenhet är en elektronisk komponent som använder elektrisk ledning men har egenskaper som ligger mellan en ledares, till exempel koppar, och en isolator, som glas. Dessa enheter använder elektrisk ledning i fast tillstånd i motsats till i gasform eller termionemission i vakuum, och de har ersatt vakuumrör i de flesta moderna tillämpningar.
Den vanligaste användningen av halvledare är i integrerade kretschips. Våra moderna datorenheter, inklusive mobiltelefoner och surfplattor, kan innehålla miljarder små halvledare sammanfogade på enstaka chips, alla sammankopplade på en enda halvledarskiva.
En halvledares ledningsförmåga kan manipuleras på flera sätt, till exempel genom att införa ett elektriskt eller magnetiskt fält, genom att utsätta det för ljus eller värme, eller på grund av den mekaniska deformationen av ett dopat monokristallint kiselnät. Även om den tekniska förklaringen är ganska detaljerad, är manipulationen av halvledare det som har gjort vår nuvarande digitala revolution möjlig.
HUR ANVÄNDS ALUMINIUM I HALVLEDARE?
Aluminium har många egenskaper som gör det till ett primärt val för användning i halvledare och mikrochips. Till exempel har aluminium överlägsen vidhäftning till kiseldioxid, en viktig komponent i halvledare (det är här Silicon Valley fick sitt namn). Dess elektriska egenskaper, nämligen att den har lågt elektriskt motstånd och ger utmärkt kontakt med trådbindningar, är en annan fördel med aluminium. Viktigt är också att det är lätt att strukturera aluminium i torretsningsprocesser, ett avgörande steg för att tillverka halvledare. Medan andra metaller, som koppar och silver, erbjuder bättre korrosionsbeständighet och elektrisk seghet, är de också mycket dyrare än aluminium.
En av de vanligaste applikationerna för aluminium vid tillverkning av halvledare är förstoftningsprocessen. Den tunna skiktningen av nanotjocklekar av högrena metaller och kisel i mikroprocessorwafers åstadkoms genom en process av fysisk ångavsättning som kallas sputtering. Material kastas ut från ett mål och avsätts på ett substratskikt av kisel i en vakuumkammare som har fyllts med gas för att underlätta proceduren; vanligtvis en inert gas såsom argon.
Stödplattorna för dessa mål är gjorda av aluminium med de högrena materialen för avsättning, såsom tantal, koppar, titan, volfram eller 99,9999 % rent aluminium, bundna till deras yta. Fotoelektrisk eller kemisk etsning av substratets ledande yta skapar de mikroskopiska kretsmönster som används i halvledarens funktion.
Den vanligaste aluminiumlegeringen i halvledarbearbetning är 6061. För att säkerställa bästa prestanda hos legeringen kommer i allmänhet ett skyddande anodiserat skikt att appliceras på ytan av metallen, vilket kommer att öka korrosionsbeständigheten.
Eftersom de är så exakta enheter måste korrosion och andra problem övervakas noggrant. Flera faktorer har visat sig bidra till korrosion i halvledarenheter, till exempel förpackning av dem i plast.