HVAD ER EN HALVLEDER?
En halvlederkomponent er en elektronisk komponent, der bruger elektrisk ledning, men har egenskaber, der ligger mellem en leders, for eksempel kobbers, og en isolators, såsom glas. Disse komponenter bruger elektrisk ledning i fast tilstand i modsætning til i gasform eller termionisk emission i vakuum, og de har erstattet vakuumrør i de fleste moderne applikationer.
Den mest almindelige anvendelse af halvledere er i integrerede kredsløbschips. Vores moderne computerenheder, herunder mobiltelefoner og tablets, kan indeholde milliarder af små halvledere, der er forbundet på enkeltstående chips, og som alle er forbundet på en enkelt halvlederwafer.
En halvleders ledningsevne kan manipuleres på flere måder, f.eks. ved at introducere et elektrisk eller magnetisk felt, ved at udsætte den for lys eller varme, eller ved mekanisk deformation af et doteret monokrystallinsk siliciumgitter. Selvom den tekniske forklaring er ret detaljeret, er det manipulationen af halvledere, der har gjort vores nuværende digitale revolution mulig.
HVORDAN ANVENDES ALUMINIUM I HALVLEDERE?
Aluminium har mange egenskaber, der gør det til et primært valg til brug i halvledere og mikrochips. For eksempel har aluminium en overlegen vedhæftning til siliciumdioxid, en vigtig bestanddel af halvledere (det er herfra Silicon Valley fik sit navn). Dets elektriske egenskaber, nemlig at det har lav elektrisk modstand og giver fremragende kontakt med trådbindinger, er en anden fordel ved aluminium. Det er også vigtigt, at det er nemt at strukturere aluminium i tørætsningsprocesser, et afgørende trin i fremstillingen af halvledere. Mens andre metaller, som kobber og sølv, tilbyder bedre korrosionsbestandighed og elektrisk sejhed, er de også meget dyrere end aluminium.
En af de mest udbredte anvendelser af aluminium i fremstillingen af halvledere er inden for sputteringteknologi. Den tynde lagdeling af nanolag af højrenhedsmetaller og silicium i mikroprocessorwafere opnås gennem en proces med fysisk dampaflejring kendt som sputtering. Materiale udstødes fra et mål og aflejres på et substratlag af silicium i et vakuumkammer, der er fyldt med gas for at lette proceduren; normalt en inert gas såsom argon.
Bagpladerne til disse mål er lavet af aluminium med materialer af høj renhed til aflejring, såsom tantal, kobber, titanium, wolfram eller 99,9999% rent aluminium, bundet til deres overflade. Fotoelektrisk eller kemisk ætsning af substratets ledende overflade skaber de mikroskopiske kredsløbsmønstre, der bruges i halvlederens funktion.
Den mest almindelige aluminiumlegering i halvlederbearbejdning er 6061. For at sikre legeringens bedste ydeevne påføres generelt et beskyttende anodiseret lag på metallets overflade, hvilket øger korrosionsbestandigheden.
Fordi de er så præcise komponenter, skal korrosion og andre problemer overvåges nøje. Flere faktorer har vist sig at bidrage til korrosion i halvlederkomponenter, for eksempel emballering af dem i plastik.