نیمه‌رسانا چیست؟
یک قطعه نیمه‌رسانا، قطعه‌ای الکترونیکی است که از رسانایی الکتریکی استفاده می‌کند اما ویژگی‌هایی بین رسانایی یک رسانا، مثلاً مس، و نارسانا، مثلاً شیشه، دارد. این قطعات از رسانایی الکتریکی در حالت جامد، برخلاف حالت گازی یا گسیل ترمیونی در خلأ، استفاده می‌کنند و در اکثر کاربردهای مدرن، جایگزین لامپ‌های خلأ شده‌اند.
رایج‌ترین کاربرد نیمه‌هادی‌ها در تراشه‌های مدار مجتمع است. دستگاه‌های محاسباتی مدرن ما، از جمله تلفن‌های همراه و تبلت‌ها، ممکن است حاوی میلیاردها نیمه‌هادی کوچک باشند که روی تراشه‌های منفرد به هم متصل شده‌اند و همگی روی یک ویفر نیمه‌هادی واحد به هم متصل شده‌اند.
رسانایی یک نیمه‌رسانا را می‌توان به روش‌های مختلفی دستکاری کرد، مانند اعمال میدان الکتریکی یا مغناطیسی، قرار دادن آن در معرض نور یا گرما، یا به دلیل تغییر شکل مکانیکی یک شبکه سیلیکونی تک‌بلوری آلاییده. اگرچه توضیح فنی کاملاً مفصل است، دستکاری نیمه‌رساناها همان چیزی است که انقلاب دیجیتال فعلی ما را ممکن ساخته است.
آلومینیوم چگونه در نیمه هادی ها استفاده می شود؟
آلومینیوم خواص زیادی دارد که آن را به گزینه اصلی برای استفاده در نیمه‌هادی‌ها و میکروچیپ‌ها تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، آلومینیوم چسبندگی بهتری به دی‌اکسید سیلیکون، یکی از اجزای اصلی نیمه‌هادی‌ها (که نام سیلیکون ولی از آن گرفته شده است) دارد. خواص الکتریکی آن، یعنی مقاومت الکتریکی پایین و ایجاد تماس عالی با پیوندهای سیمی، یکی دیگر از مزایای آلومینیوم است. همچنین مهم است که ساختاردهی آلومینیوم در فرآیندهای حکاکی خشک، که گامی حیاتی در ساخت نیمه‌هادی‌ها است، آسان است. در حالی که سایر فلزات، مانند مس و نقره، مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی الکتریکی بهتری ارائه می‌دهند، اما بسیار گران‌تر از آلومینیوم نیز هستند.
یکی از رایج‌ترین کاربردهای آلومینیوم در ساخت نیمه‌رساناها، در فرآیند فناوری پاشش (اسپاترینگ) است. لایه‌گذاری نازک نانوضخامت‌های فلزات با خلوص بالا و سیلیکون در ویفرهای ریزپردازنده از طریق فرآیند رسوب فیزیکی بخار که به عنوان پاشش شناخته می‌شود، انجام می‌شود. ماده از یک هدف خارج شده و روی یک لایه زیرلایه سیلیکونی در یک محفظه خلاء که با گاز پر شده است تا به تسهیل این روش کمک کند، رسوب داده می‌شود؛ معمولاً یک گاز بی‌اثر مانند آرگون.
صفحات پشتی این تارگت‌ها از آلومینیوم ساخته شده‌اند و مواد با خلوص بالا برای رسوب‌گذاری، مانند تانتالوم، مس، تیتانیوم، تنگستن یا آلومینیوم خالص ۹۹.۹۹۹۹٪، به سطح آنها متصل شده‌اند. حکاکی فوتوالکتریک یا شیمیایی سطح رسانای زیرلایه، الگوهای مدار میکروسکوپی مورد استفاده در عملکرد نیمه‌رسانا را ایجاد می‌کند.
رایج‌ترین آلیاژ آلومینیوم در پردازش نیمه‌هادی‌ها ۶۰۶۱ است. برای اطمینان از بهترین عملکرد آلیاژ، معمولاً یک لایه محافظ آنودایز شده روی سطح فلز اعمال می‌شود که مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد.
از آنجا که آنها دستگاه‌های بسیار دقیقی هستند، خوردگی و سایر مشکلات باید از نزدیک تحت نظر باشند. عوامل متعددی در خوردگی دستگاه‌های نیمه‌هادی نقش دارند، به عنوان مثال بسته‌بندی آنها در پلاستیک.