CHE COS'È UN SEMICONDUTTORE?
Un dispositivo a semiconduttore è un componente elettronico che utilizza la conduzione elettrica ma ha caratteristiche intermedie tra quelle di un conduttore, ad esempio il rame, e quelle di un isolante, come il vetro. Questi dispositivi utilizzano la conduzione elettrica allo stato solido anziché allo stato gassoso o all'emissione termoionica nel vuoto e hanno sostituito i tubi a vuoto nella maggior parte delle applicazioni moderne.
L'uso più comune dei semiconduttori è nei chip dei circuiti integrati. I nostri moderni dispositivi informatici, inclusi telefoni cellulari e tablet, potrebbero contenere miliardi di minuscoli semiconduttori uniti su singoli chip, tutti interconnessi su un unico wafer semiconduttore.
La conduttività di un semiconduttore può essere manipolata in diversi modi, ad esempio introducendo un campo elettrico o magnetico, esponendolo alla luce o al calore, oppure mediante la deformazione meccanica di una griglia di silicio monocristallino drogato. Sebbene la spiegazione tecnica sia piuttosto dettagliata, la manipolazione dei semiconduttori è ciò che ha reso possibile la nostra attuale rivoluzione digitale.
COME VIENE UTILIZZATO L'ALLUMINIO NEI SEMICONDUTTORI?
L'alluminio ha molte proprietà che lo rendono una scelta primaria per l'uso nei semiconduttori e nei microchip. Ad esempio, l’alluminio ha un’adesione superiore al biossido di silicio, uno dei componenti principali dei semiconduttori (da qui il nome Silicon Valley). Le sue proprietà elettriche, vale a dire che ha una bassa resistenza elettrica e garantisce un eccellente contatto con i fili, sono un altro vantaggio dell'alluminio. Altrettanto importante è che sia facile strutturare l'alluminio nei processi di incisione a secco, un passaggio cruciale nella produzione di semiconduttori. Sebbene altri metalli, come il rame e l’argento, offrano una migliore resistenza alla corrosione e tenacità elettrica, sono anche molto più costosi dell’alluminio.
Una delle applicazioni più diffuse per l'alluminio nella produzione di semiconduttori è la tecnologia di sputtering. La sottile stratificazione di nanospessi di metalli di elevata purezza e silicio nei wafer dei microprocessori viene ottenuta attraverso un processo di deposizione fisica di vapore noto come sputtering. Il materiale viene espulso da un bersaglio e depositato su uno strato di substrato di silicio in una camera a vuoto riempita di gas per facilitare la procedura; solitamente un gas inerte come l'argon.
Le piastre di supporto per questi target sono realizzate in alluminio con materiali di elevata purezza per la deposizione, come tantalio, rame, titanio, tungsteno o alluminio puro al 99,9999%, legati alla loro superficie. L'attacco fotoelettrico o chimico della superficie conduttiva del substrato crea i modelli di circuiti microscopici utilizzati nella funzione del semiconduttore.
La lega di alluminio più comune nella lavorazione dei semiconduttori è la 6061. Per garantire le migliori prestazioni della lega, generalmente verrà applicato uno strato anodizzato protettivo sulla superficie del metallo, che aumenterà la resistenza alla corrosione.
Poiché si tratta di dispositivi così precisi, la corrosione e altri problemi devono essere monitorati attentamente. È stato riscontrato che diversi fattori contribuiscono alla corrosione dei dispositivi a semiconduttore, ad esempio gli imballaggi in plastica.