CHẤT BÁN DẪN LÀ GÌ?
Thiết bị bán dẫn là một linh kiện điện tử sử dụng tính dẫn điện nhưng có những đặc điểm nằm giữa tính dẫn điện của vật liệu dẫn điện, ví dụ như đồng, và tính cách điện của vật liệu cách điện, chẳng hạn như thủy tinh. Các thiết bị này sử dụng tính dẫn điện ở trạng thái rắn thay vì ở trạng thái khí hoặc phát xạ nhiệt trong chân không, và chúng đã thay thế đèn điện tử 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 xíu được ghép nối trên một con chip duy nhất, tất cả được kết nối với nhau trên một tấm 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 bằng cách biến dạng cơ học của lưới silicon đơn tinh thể pha tạp. Mặc dù giải thích kỹ thuật khá chi tiết, nhưng chính việc điều chỉnh chất bán dẫn đã tạo nên cuộc cách mạng số hiện nay.
NHÔM ĐƯỢC SỬ DỤNG NHƯ THẾ NÀO TRONG CHẤT BÁN DẪN?
Nhôm có nhiều đặc tính khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu trong sản xuất chất bán dẫn và vi mạch. Ví dụ, nhôm có khả năng bám dính tốt hơn với silicon dioxide, một thành phần chính của chất bán dẫn (đây chính là nguồn gốc tên gọi Thung lũng Silicon). Các đặc tính điện của nhôm, cụ thể là điện trở thấp và 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 được tạo cấu trúc trong quy trình khắc khô, một bước quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn. Mặc dù các kim loại khác, như đồng và bạc, có khả năng chống ăn mòn và độ bền điện tốt hơn, nhưng 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 công nghệ phún xạ. Việc phủ lớp mỏng kim loại và silicon có độ tinh khiết cao với độ dày nano lên các tấm wafer vi xử lý được thực hiện thông qua một quy trình lắng đọng hơi vật lý gọi là phún xạ. Vật liệu được đẩy ra khỏi vật liệu và lắng đọng trên một lớp nền silicon trong buồng chân không được nạp khí để hỗ trợ 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 dùng để lắng đọng, chẳng hạn như tantali, đồng, titan, vonfram hoặc nhôm tinh khiết 99,9999%, được liên kết trên 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 chế tạo chất bán dẫn là 6061. Để đảm bảo hiệu suất tốt nhất của hợp kim, người ta thường phủ một lớp anodized bảo vệ lên bề mặt kim loại, giúp tăng khả năng chống ăn mòn.
Vì chúng là những thiết bị chính xác, nên vấn đề ăn mòn và các vấn đề khác cần được theo dõi chặt chẽ. Một số yếu tố đã được phát hiện góp phần gây ra sự ăn mòn trong các thiết bị bán dẫn, chẳng hạn như việc đóng gói chúng trong nhựa.