HVAÐ ER HÁLFLEIÐARI?
Hálfleiðari er rafeindabúnaður sem notar rafleiðni en hefur eiginleika sem eru mitt á milli leiðara, til dæmis kopars, og einangrunar, eins og gler. Þessi tæki nota rafleiðni í föstu formi frekar en í gasformi eða varmajónaútgeislun í lofttæmi og hafa komið í stað lofttæmisröra í flestum nútímaforritum.
Algengasta notkun hálfleiðara er í samþættum hringrásarflögum. Nútíma tölvur okkar, þar á meðal farsímar og spjaldtölvur, geta innihaldið milljarða af örsmáum hálfleiðurum sem eru tengdir saman á einni flögu og allir eru samtengdir á einni hálfleiðaraþynnu.
Hægt er að stjórna leiðni hálfleiðara á nokkra vegu, svo sem með því að kynna raf- eða segulsvið, með því að láta hann verða fyrir ljósi eða hita, eða með vélrænni aflögun á efnuðu einkristallaðri kísilneti. Þó að tæknilega útskýringin sé nokkuð ítarleg, þá er það stjórnun á hálfleiðurum sem hefur gert núverandi stafræna byltingu okkar mögulega.
HVERNIG ER ÁL NOTAÐ Í HÁLFLEIÐARUM?
Ál hefur marga eiginleika sem gera það að kjörnum valkostum til notkunar í hálfleiðurum og örflögum. Til dæmis hefur ál betri viðloðun við kísildíoxíð, sem er aðalþáttur í hálfleiðurum (þetan fékk Silicon Valley nafnið sitt). Rafmagnseiginleikar þess, þ.e. að það hefur lágt rafviðnám og gerir það að verkum að það kemst vel í snertingu við vírtengi, eru annar kostur áls. Einnig mikilvægt er að það er auðvelt að uppbyggja ál í þurretsunarferlum, sem er mikilvægt skref í framleiðslu á hálfleiðurum. Þó að aðrir málmar, eins og kopar og silfur, bjóði upp á betri tæringarþol og rafseigju, eru þeir einnig mun dýrari en ál.
Ein algengasta notkun áls í framleiðslu hálfleiðara er í ferli spúttunartækni. Þunn lögun nanóþykktar af hágæða málmum og kísill í örgjörvaskífum er framkvæmd með ferli gufuútfellingar sem kallast spúttrun. Efnið er skotið út úr skotmarkinu og sett á undirlag af kísill í lofttæmishólfi sem hefur verið fyllt með gasi til að auðvelda ferlið; venjulega óvirku gasi eins og argoni.
Bakplöturnar fyrir þessi skotmörk eru úr áli með mjög hreinum efnum fyrir útfellingu, svo sem tantal, kopar, títan, wolfram eða 99,9999% hreinu áli, sem eru fest við yfirborð þeirra. Ljósraf- eða efnaetsun á leiðandi yfirborði undirlagsins býr til smásjár rafrásarmynstur sem notuð eru í virkni hálfleiðarans.
Algengasta álblandan í hálfleiðaravinnslu er 6061. Til að tryggja bestu mögulegu virkni málmblöndunnar er yfirleitt borið verndandi anodíserað lag á yfirborð málmsins, sem eykur tæringarþol.
Þar sem þetta eru svo nákvæm tæki verður að fylgjast náið með tæringu og öðrum vandamálum. Nokkrir þættir hafa komið í ljós sem stuðla að tæringu í hálfleiðurum, til dæmis að pakka þeim í plast.