Chất bán dẫn

BÁN DẪN

BÁN DẪN LÀ GÌ?

Thiết bị bán dẫn là một linh kiện điện tử sử dụng dẫn điện nhưng có các đặc điểm nằm giữa chất dẫn điện, ví dụ như đồng và chất cách điện, chẳng hạn như thủy tinh. Các thiết bị này sử dụng sự dẫn điện ở trạng thái rắn thay vì ở trạng thái khí hoặc phát xạ nhiệt trong chân không và chúng đã thay thế ống chân không trong hầu hết các ứng dụng hiện đại.

Việc sử dụng chất bán dẫn phổ biến nhất là trong các chip mạch tích hợp. Các thiết bị điện toán hiện đại của chúng ta, bao gồm cả điện thoại di động và máy tính bảng, có thể chứa hàng tỷ chất bán dẫn nhỏ được kết nối trên các chip đơn, tất cả được kết nối với nhau trên một tấm bán dẫn duy nhất.

Độ dẫn điện của chất bán dẫn có thể được điều khiển theo nhiều cách, chẳng hạn như bằng cách đưa vào một điện trường hoặc từ trường, bằng cách cho nó tiếp xúc với ánh sáng hoặc nhiệt, hoặc do biến dạng cơ học của lưới silicon đơn tinh thể pha tạp. Mặc dù phần giải thích kỹ thuật khá chi tiết nhưng việc vận dụng chất bán dẫn chính là điều đã giúp cuộc cách mạng kỹ thuật số hiện tại của chúng ta trở nên khả thi.

Bảng mạch máy tính
chất bán dẫn-2
chất bán dẫn-3

NHÔM ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG BÁN DẪN NHƯ THẾ NÀO?

Nhôm có nhiều đặc tính khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu để sử dụng trong chất bán dẫn và vi mạch. Ví dụ, nhôm có độ bám dính cao hơn so với silicon dioxide, một thành phần chính của chất bán dẫn (đây là lý do Thung lũng Silicon có tên như vậy). Tính chất điện của nhôm, cụ thể là nó có điện trở thấp và tạo khả năng tiếp xúc tuyệt vời với các liên kết dây, là một lợi ích khác của nhôm. Điều quan trọng nữa là việc tạo cấu trúc nhôm dễ dàng trong quy trình ăn mòn khô, một bước quan trọng trong chế tạo chất bán dẫn. Trong khi các kim loại khác, như đồng và bạc, có khả năng chống ăn mòn và độ bền điện tốt hơn, chúng cũng đắt hơn nhiều so với nhôm.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của nhôm trong sản xuất chất bán dẫn là trong quá trình công nghệ phún xạ. Lớp mỏng có độ dày nano của kim loại có độ tinh khiết cao và silicon trong các tấm vi xử lý được thực hiện thông qua quá trình lắng đọng hơi vật lý được gọi là phún xạ. Vật liệu được đẩy ra khỏi mục tiêu và lắng đọng trên một lớp silicon nền trong buồng chân không đã chứa đầy khí để giúp tạo điều kiện thuận lợi cho quy trình; thường là một loại khí trơ như argon.

Các tấm nền cho các mục tiêu này được làm bằng nhôm với các vật liệu có độ tinh khiết cao để lắng đọng, chẳng hạn như tantalum, đồng, titan, vonfram hoặc nhôm nguyên chất 99,9999%, được liên kết với bề mặt của chúng. Sự ăn mòn quang điện hoặc hóa học trên bề mặt dẫn điện của chất nền tạo ra các mẫu mạch vi mô được sử dụng trong chức năng của chất bán dẫn.

Hợp kim nhôm phổ biến nhất trong xử lý chất bán dẫn là 6061. Để đảm bảo hợp kim hoạt động tốt nhất, thông thường một lớp anod hóa bảo vệ sẽ được phủ lên bề mặt kim loại, giúp tăng khả năng chống ăn mòn.

Bởi vì chúng là những thiết bị có độ chính xác cao nên sự ăn mòn và các vấn đề khác phải được giám sát chặt chẽ. Một số yếu tố đã được phát hiện là góp phần gây ra sự ăn mòn trong các thiết bị bán dẫn, ví dụ như đóng gói chúng bằng nhựa.