എന്താണ് ഒരു സെമികണ്ടക്ടർ?
ഒരു അർദ്ധചാലക ഉപകരണം ഒരു ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകമാണ്, അത് വൈദ്യുതചാലകം ഉപയോഗിക്കുന്നു, എന്നാൽ ഒരു കണ്ടക്ടറുടേതിന് ഇടയിലുള്ള സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന് ചെമ്പ്, ഗ്ലാസ് പോലുള്ള ഒരു ഇൻസുലേറ്ററിൻ്റേത്. ഈ ഉപകരണങ്ങൾ ഖരാവസ്ഥയിൽ വൈദ്യുത ചാലകത ഉപയോഗിക്കുന്നു, വാതകാവസ്ഥയിൽ അല്ലെങ്കിൽ ശൂന്യതയിലെ തെർമിയോണിക് ഉദ്വമനത്തിന് വിപരീതമായി, മിക്ക ആധുനിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും അവ വാക്വം ട്യൂബുകൾ മാറ്റിസ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ട്.
അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഉപയോഗം ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് ചിപ്പുകളിൽ ആണ്. മൊബൈൽ ഫോണുകളും ടാബ്‌ലെറ്റുകളും ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഞങ്ങളുടെ ആധുനിക കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങളിൽ, ഒരൊറ്റ അർദ്ധചാലക വേഫറിൽ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒറ്റ ചിപ്പുകളിൽ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന കോടിക്കണക്കിന് ചെറിയ അർദ്ധചാലകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കാം.
ഒരു അർദ്ധചാലകത്തിൻ്റെ ചാലകത ഒരു വൈദ്യുത അല്ലെങ്കിൽ കാന്തിക മണ്ഡലം അവതരിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, പ്രകാശത്തിലേക്കോ ചൂടിലേക്കോ തുറന്നുകാട്ടുന്നതിലൂടെ, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ഡോപ്പ് ചെയ്ത മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ ഗ്രിഡിൻ്റെ മെക്കാനിക്കൽ രൂപഭേദം കാരണം പല തരത്തിൽ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയും. സാങ്കേതിക വിശദീകരണം വളരെ വിശദമാണെങ്കിലും, അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ കൃത്രിമത്വമാണ് നമ്മുടെ നിലവിലെ ഡിജിറ്റൽ വിപ്ലവം സാധ്യമാക്കിയത്.
അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ അലുമിനിയം എങ്ങനെയാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്?
അലുമിനിയം അർദ്ധചാലകങ്ങളിലും മൈക്രോചിപ്പുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രാഥമിക തിരഞ്ഞെടുപ്പായി മാറുന്ന നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ ഒരു പ്രധാന ഘടകമായ സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡിനോട് അലൂമിനിയത്തിന് മികച്ച അഡീഷൻ ഉണ്ട് (ഇവിടെയാണ് സിലിക്കൺ വാലിക്ക് അതിൻ്റെ പേര് ലഭിച്ചത്). ഇതിൻ്റെ വൈദ്യുത ഗുണങ്ങൾ, അതായത് ഇതിന് കുറഞ്ഞ വൈദ്യുത പ്രതിരോധം ഉള്ളതും വയർ ബോണ്ടുകളുമായി മികച്ച സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നതും അലൂമിനിയത്തിൻ്റെ മറ്റൊരു നേട്ടമാണ്. അർദ്ധചാലകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള നിർണായക ഘട്ടമായ ഡ്രൈ എച്ച് പ്രക്രിയകളിൽ അലൂമിനിയം നിർമ്മിക്കുന്നത് എളുപ്പമാണെന്നതും പ്രധാനമാണ്. ചെമ്പും വെള്ളിയും പോലെയുള്ള മറ്റ് ലോഹങ്ങൾ മികച്ച നാശന പ്രതിരോധവും വൈദ്യുത കാഠിന്യവും വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നുണ്ടെങ്കിലും, അവ അലൂമിനിയത്തേക്കാൾ വളരെ ചെലവേറിയതാണ്.
അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ അലൂമിനിയത്തിനായുള്ള ഏറ്റവും പ്രചാരത്തിലുള്ള പ്രയോഗങ്ങളിലൊന്ന് സ്പട്ടറിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രക്രിയയിലാണ്. മൈക്രോപ്രൊസസർ വേഫറുകളിലെ ഉയർന്ന ശുദ്ധിയുള്ള ലോഹങ്ങളുടെയും സിലിക്കണിൻ്റെയും നാനോ കട്ടിയുള്ള പാളികൾ സ്പട്ടറിംഗ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഫിസിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപത്തിൻ്റെ ഒരു പ്രക്രിയയിലൂടെയാണ് പൂർത്തിയാക്കുന്നത്. ഒരു ടാർഗെറ്റിൽ നിന്ന് മെറ്റീരിയൽ പുറന്തള്ളുകയും നടപടിക്രമം സുഗമമാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നതിന് ഗ്യാസ് നിറച്ച ഒരു വാക്വം ചേമ്പറിലെ സിലിക്കണിൻ്റെ ഒരു അടിവസ്ത്ര പാളിയിൽ നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു; സാധാരണയായി ആർഗോൺ പോലെയുള്ള ഒരു നിഷ്ക്രിയ വാതകം.
ഈ ടാർഗെറ്റുകൾക്കുള്ള ബാക്കിംഗ് പ്ലേറ്റുകൾ അലൂമിനിയം കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, ഉയർന്ന ശുദ്ധിയുള്ള ടാൻ്റലം, ചെമ്പ്, ടൈറ്റാനിയം, ടങ്സ്റ്റൺ അല്ലെങ്കിൽ 99.9999% ശുദ്ധമായ അലുമിനിയം എന്നിവ അവയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ ചാലക പ്രതലത്തിൻ്റെ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് അല്ലെങ്കിൽ കെമിക്കൽ എച്ചിംഗ് അർദ്ധചാലകത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മൈക്രോസ്കോപ്പിക് സർക്യൂട്ട് പാറ്റേണുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
അർദ്ധചാലക സംസ്കരണത്തിലെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ അലുമിനിയം അലോയ് 6061 ആണ്. അലോയ്യുടെ മികച്ച പ്രകടനം ഉറപ്പാക്കാൻ, ലോഹത്തിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ സാധാരണയായി ഒരു സംരക്ഷിത ആനോഡൈസ്ഡ് പാളി പ്രയോഗിക്കും, ഇത് നാശ പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കും.
അവ വളരെ കൃത്യമായ ഉപകരണങ്ങളായതിനാൽ, നാശവും മറ്റ് പ്രശ്നങ്ങളും സൂക്ഷ്മമായി നിരീക്ഷിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങളിൽ നാശത്തിന് കാരണമാകുന്ന നിരവധി ഘടകങ്ങൾ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന് അവയെ പ്ലാസ്റ്റിക്കിൽ പൊതിയുന്നത്.