COSA È UN SEMICONDUTTORE?
Un dispositivo a semiconduttore è un componente elettronico che utilizza la conduzione elettrica ma presenta 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 singolo wafer di semiconduttore.
La conduttività di un semiconduttore può essere manipolata in diversi modi, ad esempio introducendo un campo elettrico o magnetico, esponendolo a luce o calore, o tramite 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 possiede numerose proprietà che lo rendono la scelta primaria per l'impiego in semiconduttori e microchip. Ad esempio, l'alluminio ha un'adesione superiore al biossido di silicio, uno dei principali componenti dei semiconduttori (da qui il nome della Silicon Valley). Le sue proprietà elettriche, ovvero la bassa resistenza elettrica e l'eccellente contatto con i fili metallici, sono un altro vantaggio dell'alluminio. Altrettanto importante è la facilità di strutturazione dell'alluminio nei processi di incisione a secco, un passaggio cruciale nella produzione di semiconduttori. Mentre altri metalli, come il rame e l'argento, offrono una migliore resistenza alla corrosione e tenacità elettrica, sono anche molto più costosi dell'alluminio.
Una delle applicazioni più diffuse dell'alluminio nella produzione di semiconduttori è la tecnologia dello sputtering. La deposizione di sottili strati di nano spessori di metalli ad alta purezza e silicio nei wafer dei microprocessori avviene tramite un processo di deposizione fisica da 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 ad alta purezza per la deposizione, come tantalio, rame, titanio, tungsteno o alluminio puro al 99,9999%, incollati alla loro superficie. L'incisione fotoelettrica o chimica della superficie conduttiva del substrato crea i pattern circuitali microscopici utilizzati nel funzionamento del semiconduttore.
La lega di alluminio più comune nella lavorazione dei semiconduttori è la 6061. Per garantire le migliori prestazioni della lega, generalmente sulla superficie del metallo viene applicato uno strato protettivo anodizzato, che ne aumenta la resistenza alla corrosione.
Trattandosi di dispositivi così precisi, la corrosione e altri problemi devono essere monitorati attentamente. È stato scoperto che diversi fattori contribuiscono alla corrosione nei dispositivi a semiconduttore, ad esempio il loro confezionamento in plastica.