Cos'è un semiconduttore?
Un dispositivo a semiconduttore è un componente elettronico che utilizza la conduzione elettrica ma ha tratti che si trovano tra quello di un conduttore, ad esempio rame e quello di un isolante, come il vetro. Questi dispositivi utilizzano la conduzione elettrica allo stato solido rispetto allo stato gassoso o alle emissioni termioniche nel vuoto e hanno sostituito i tubi a vuoto nella maggior parte delle applicazioni moderne.
L'uso più comune dei semiconduttori è nei chip a circuiti integrati. I nostri moderni dispositivi di elaborazione, inclusi telefoni cellulari e tablet, potrebbero contenere miliardi di piccoli semiconduttori uniti a singoli chip tutti interconnessi su un singolo wafer di semiconduttori.
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 o a causa della deformazione meccanica di una griglia di silicio monocristallino drogato. Mentre la spiegazione tecnica è abbastanza 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 da utilizzare in semiconduttori e microchip. Ad esempio, l'alluminio ha un'adesione superiore al biossido di silicio, una componente importante dei semiconduttori (è qui che la Silicon Valley ha preso il nome). Le sue proprietà elettriche, vale a dire che ha una bassa resistenza elettrica e rende eccellenti contatti con legami metallici, sono un altro vantaggio dell'alluminio. È anche importante che sia facile strutturare l'alluminio nei processi di incisione a secco, un passo cruciale per produrre semiconduttori. Mentre altri metalli, come il rame e l'argento, offrono una migliore resistenza alla corrosione e resistenza elettrica, sono anche molto più costosi dell'alluminio.
Una delle applicazioni più diffuse per l'alluminio nella produzione di semiconduttori è in fase di tecnologia di sputtering. La sottile stratificazione di nano spessori di metalli di alta purezza e silicio nei wafer di microprocessore viene realizzata attraverso un processo di deposizione di vapore fisico noto come sputtering. Il materiale viene espulso da un bersaglio e depositato su uno strato di substrato di silicio in una camera a vuoto che è stato riempito di gas per facilitare la procedura; Di solito un gas inerte come Argon.
Le piastre di supporto per questi obiettivi sono realizzati in alluminio con i materiali ad alta purezza per la deposizione, come tantalum, rame, titanio, tungsteno o aluminio puro al 99,999%, legati alla loro superficie. L'incisione fotoelettrica o chimica della superficie conduttiva del substrato crea i modelli di circuiti microscopici utilizzati nella funzione del semiconduttore.
La lega di alluminio più comune nell'elaborazione dei semiconduttori è 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 sono dispositivi così precisi, la corrosione e altri problemi devono essere monitorati da vicino. Sono stati trovati diversi fattori che contribuiscono alla corrosione nei dispositivi a semiconduttore, ad esempio confezionandoli in plastica.