സെമികണ്ടക്ടർ എന്താണ്?
വൈദ്യുതചാലകം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകമാണ് സെമികണ്ടക്ടർ ഉപകരണം, എന്നാൽ ചെമ്പ് പോലുള്ള ഒരു കണ്ടക്ടറുടെയും ഗ്ലാസ് പോലുള്ള ഒരു ഇൻസുലേറ്ററിന്റെയും ഇടയിൽ വരുന്ന സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്. വാതകാവസ്ഥയിലോ ശൂന്യതയിലെ തെർമിയോണിക് ഉദ്‌വമനത്തിലോ അല്ല, ഖരാവസ്ഥയിൽ വൈദ്യുതചാലകം ഈ ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ മിക്ക ആധുനിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും അവ വാക്വം ട്യൂബുകളെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു.
സെമികണ്ടക്ടറുകളുടെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഉപയോഗം ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് ചിപ്പുകളിലാണ്. മൊബൈൽ ഫോണുകളും ടാബ്‌ലെറ്റുകളും ഉൾപ്പെടെയുള്ള നമ്മുടെ ആധുനിക കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങളിൽ, ഒരൊറ്റ സെമികണ്ടക്ടർ വേഫറിൽ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒറ്റ ചിപ്പുകളിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന കോടിക്കണക്കിന് ചെറിയ സെമികണ്ടക്ടറുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കാം.
ഒരു അർദ്ധചാലകത്തിന്റെ ചാലകത പല തരത്തിൽ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഒരു വൈദ്യുത അല്ലെങ്കിൽ കാന്തിക മണ്ഡലം അവതരിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, പ്രകാശത്തിലോ ചൂടിലോ തുറന്നുകാട്ടുന്നതിലൂടെ, അല്ലെങ്കിൽ ഡോപ്പ് ചെയ്ത മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ ഗ്രിഡിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ രൂപഭേദം മൂലമോ. സാങ്കേതിക വിശദീകരണം വളരെ വിശദമാണെങ്കിലും, അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ കൃത്രിമത്വമാണ് നമ്മുടെ നിലവിലെ ഡിജിറ്റൽ വിപ്ലവം സാധ്യമാക്കിയത്.
സെമികണ്ടക്ടറുകളിൽ അലുമിനിയം എങ്ങനെയാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്?
അർദ്ധചാലകങ്ങളിലും മൈക്രോചിപ്പുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രാഥമിക തിരഞ്ഞെടുപ്പായി അലൂമിനിയത്തിന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ ഒരു പ്രധാന ഘടകമായ സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനേക്കാൾ മികച്ച അഡീഷൻ അലൂമിനിയത്തിനുണ്ട് (ഇവിടെ നിന്നാണ് സിലിക്കൺ വാലിക്ക് അതിന്റെ പേര് ലഭിച്ചത്). കുറഞ്ഞ വൈദ്യുത പ്രതിരോധം ഉള്ളതും വയർ ബോണ്ടുകളുമായി മികച്ച സമ്പർക്കം സാധ്യമാക്കുന്നതുമാണ് ഇതിന്റെ വൈദ്യുത ഗുണങ്ങൾ, അലൂമിനിയത്തിന്റെ മറ്റൊരു ഗുണം. അർദ്ധചാലകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിലെ ഒരു നിർണായക ഘട്ടമായ ഡ്രൈ എച്ച് പ്രക്രിയകളിൽ അലൂമിനിയം ഘടനാപരമായി നിർമ്മിക്കാൻ എളുപ്പമാണ് എന്നതും പ്രധാനമാണ്. ചെമ്പ്, വെള്ളി തുടങ്ങിയ മറ്റ് ലോഹങ്ങൾ മികച്ച നാശന പ്രതിരോധവും വൈദ്യുത കാഠിന്യവും വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നുണ്ടെങ്കിലും, അവ അലൂമിനിയത്തേക്കാൾ വളരെ ചെലവേറിയതുമാണ്.
അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ അലൂമിനിയത്തിന്റെ ഏറ്റവും പ്രചാരത്തിലുള്ള പ്രയോഗങ്ങളിലൊന്ന് സ്പട്ടറിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്. മൈക്രോപ്രൊസസ്സർ വേഫറുകളിൽ ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള ലോഹങ്ങളുടെയും സിലിക്കണിന്റെയും നാനോ കട്ടിയുള്ള പാളികൾ സ്പട്ടറിംഗ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഭൗതിക നീരാവി നിക്ഷേപ പ്രക്രിയയിലൂടെയാണ് നേർത്ത പാളികളാക്കി മാറ്റുന്നത്. ഒരു ലക്ഷ്യത്തിൽ നിന്ന് മെറ്റീരിയൽ പുറന്തള്ളുകയും പ്രക്രിയ സുഗമമാക്കുന്നതിന് വാതകം നിറച്ച ഒരു വാക്വം ചേമ്പറിലെ സിലിക്കണിന്റെ ഒരു അടിവസ്ത്ര പാളിയിൽ നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു; സാധാരണയായി ആർഗൺ പോലുള്ള ഒരു നിഷ്ക്രിയ വാതകമാണിത്.
ഈ ലക്ഷ്യങ്ങൾക്കുള്ള ബാക്കിംഗ് പ്ലേറ്റുകൾ അലൂമിനിയം കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, അതിൽ ടാന്റലം, ചെമ്പ്, ടൈറ്റാനിയം, ടങ്സ്റ്റൺ അല്ലെങ്കിൽ 99.9999% ശുദ്ധമായ അലൂമിനിയം പോലുള്ള ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള വസ്തുക്കൾ നിക്ഷേപിക്കുന്നതിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇവ അവയുടെ ഉപരിതലവുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ചാലക പ്രതലത്തിന്റെ ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് അല്ലെങ്കിൽ കെമിക്കൽ എച്ചിംഗ് അർദ്ധചാലകത്തിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സൂക്ഷ്മ സർക്യൂട്ട് പാറ്റേണുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
സെമികണ്ടക്ടർ പ്രോസസ്സിംഗിൽ ഏറ്റവും സാധാരണമായ അലുമിനിയം അലോയ് 6061 ആണ്. അലോയ്യുടെ മികച്ച പ്രകടനം ഉറപ്പാക്കാൻ, സാധാരണയായി ലോഹത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു സംരക്ഷിത ആനോഡൈസ്ഡ് പാളി പ്രയോഗിക്കും, ഇത് നാശന പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കും.
അവ വളരെ കൃത്യമായ ഉപകരണങ്ങളായതിനാൽ, തുരുമ്പെടുക്കലും മറ്റ് പ്രശ്നങ്ങളും സൂക്ഷ്മമായി നിരീക്ഷിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങളിൽ തുരുമ്പെടുക്കലിന് കാരണമാകുന്ന നിരവധി ഘടകങ്ങൾ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന് അവയെ പ്ലാസ്റ്റിക്കിൽ പാക്കേജുചെയ്യുന്നത്.