מהו מוליך למחצה?
מכשיר מוליכים למחצה הוא רכיב אלקטרוני המשתמש בהולכה חשמלית אך יש לו תכונות שנמצאות בין מוליך, למשל נחושת, ושל מבודד, כמו זכוכית. מכשירים אלה משתמשים בהולכה חשמלית במצב המוצק לעומת המצב הגזי או פליטה תרמינית בוואקום, והם החליפו צינורות ואקום ברוב היישומים המודרניים.
השימוש הנפוץ ביותר במוליכים למחצה הוא בשבבי מעגלים משולבים. מכשירי המחשוב המודרניים שלנו, כולל טלפונים ניידים וטאבלטים, עשויים להכיל מיליארדי מוליכים למחצה זעירים שהצטרפו לשבבים בודדים, כולם מחוברים זה בזה על רקיק מוליכים למחצה יחיד.
ניתן לתמרן את המוליכות של מוליך למחצה בכמה אופנים, למשל על ידי הצגת שדה חשמלי או מגנטי, על ידי חשיפתו לאור או לחום, או בגלל עיוות מכני של רשת סיליקון מונוקריסטלית מסוממת. אמנם ההסבר הטכני הוא די מפורט, אך מניפולציה של מוליכים למחצה היא מה שהאפשר את המהפכה הדיגיטלית הנוכחית שלנו.
כיצד משתמשים באלומיניום במוליכים למחצה?
לאלומיניום תכונות רבות שהופכות אותו לבחירה ראשונית לשימוש במוליכים למחצה ובמיקרו -שבבים. לדוגמה, לאלומיניום יש הדבקה מעולה לסיליקון דו חמצני, מרכיב עיקרי במוליכים למחצה (כאן קיבל את שמו של עמק הסיליקון). זה תכונות חשמליות, כלומר שיש לו התנגדות חשמלית נמוכה ומאפשר קשר מצוין עם קשרי תיל, הם יתרון נוסף של אלומיניום. חשוב גם הוא שקל לבנות אלומיניום בתהליכי תחריט יבשים, צעד מכריע בייצור מוליכים למחצה. בעוד שמתכות אחרות, כמו נחושת וכסף, מציעות עמידות טובה יותר לקורוזיה וקשיחות חשמלית, הן גם יקרות בהרבה מאלומיניום.
אחד היישומים הנפוצים ביותר לאלומיניום בייצור מוליכים למחצה הוא בתהליך של טכנולוגיית התזות. השכבה הדקה של עובי ננו של מתכות טוהר גבוה וסיליקון בפרוסת מיקרו-מעבד מתבצעת באמצעות תהליך של תצהיר אדים פיזי המכונה התזת. חומר נפלט ממטרה ומופקדים על שכבת מצע של סיליקון בתא ואקום שממלא בגז כדי לסייע בהקלת ההליך; בדרך כלל גז אינרטי כמו ארגון.
לוחות הגיבוי ליעדים אלה עשויים אלומיניום עם חומרי הטוהר הגבוהים לתצהיר, כמו טנטלום, נחושת, טיטניום, טונגסטן או 99.9999% אלומיניום טהור, הקשורים אל פני השטח שלהם. תחריט פוטו -אלקטרוני או כימי של המשטח המוליך של המצע יוצר את דפוסי המעגלים המיקרוסקופיים המשמשים בתפקודו של מוליך למחצה.
סגסוגת האלומיניום הנפוצה ביותר בעיבוד מוליכים למחצה היא 6061. כדי להבטיח את הביצועים הטובים ביותר של הסגסוגת, בדרך כלל יופעל שכבה אנודיזציה מגנה על פני המתכת, מה שיגביר את עמידות הקורוזיה.
מכיוון שהם מכשירים מדויקים כאלה, יש לעקוב מקרוב אחר קורוזיה ובעיות אחרות. נמצא כי מספר גורמים תורמים לקורוזיה במכשירי מוליכים למחצה, למשל אריזתם בפלסטיק.