CHẤT 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 dẫn điện ở trạng thái rắn trái ngược với 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.
Ứng dụng phổ biến nhất của chất bán dẫn là trong các chip mạch tích hợp. Các thiết bị máy tính hiện đại của chúng ta, bao gồm điện thoại di động và máy tính bảng, có thể chứa hàng tỷ chất bán dẫn nhỏ được ghép nối trên một chip duy nhất, tất cả đều được kết nối với nhau trên một wafer bán dẫn duy nhất.
Độ dẫn điện của chất bán dẫn có thể được điều chỉnh theo nhiều cách, chẳng hạn như bằng cách đưa vào trường điện hoặc từ, bằng cách phơi sáng hoặc nhiệt, hoặc do biến dạng cơ học của lưới silicon đơn tinh thể pha tạp. Mặc dù giải thích kỹ thuật khá chi tiết, nhưng việc điều chỉnh chất bán dẫn là điều đã làm cho cuộc cách mạng kỹ thuật số hiện tại của chúng ta trở nên khả thi.
NHÔM ĐƯỢC SỬ DỤNG NHƯ THẾ NÀO TRONG CHẤT BÁN DẪN?
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 tốt hơn với silicon dioxide, một thành phần chính của chất bán dẫn (đây là nơi Thung lũng Silicon có tên). Các đặc tính điện của nó, cụ thể là nó có điện trở thấp và tạo ra khả năng tiếp xúc tuyệt vời với các liên kết dây, là một lợi ích khác của nhôm. Một điều quan trọng nữa là nhôm dễ dàng tạo cấu trúc trong các quy trình khắc khô, một bước quan trọng trong việc sản xuất 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, thì 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 phun. Việc phủ lớp mỏng các lớp kim loại và silicon có độ tinh khiết cao ở dạng nano trong các tấm vi xử lý được thực hiện thông qua quá trình lắng đọng hơi vật lý được gọi là phun. Vật liệu được đẩy ra khỏi mục tiêu và lắng đọng trên một lớp nền silicon trong một buồng chân không đã được nạp khí để giúp tạo điều kiện thuận lợi cho quy trình; thường là khí trơ như argon.
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 tinh khiết 99,9999%, được liên kết với bề mặt của chúng. Quá trình khắc 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 hiệu suất tốt nhất của hợp kim, người ta thường phủ một lớp anot hóa bảo vệ lên bề mặt kim loại, giúp tăng khả năng chống ăn mòn.
Vì chúng là những thiết bị chính xác như vậy, nên phải theo dõi chặt chẽ tình trạng ăn mòn và các vấn đề khác. Một số yếu tố đã được phát hiện góp phần gây ra tình trạng ăn mòn trong các thiết bị bán dẫn, ví dụ như đóng gói chúng trong nhựa.