QU'EST-CE QU'UN SEMI-CONDUCTEUR ?
Un dispositif semi-conducteur est un composant électronique qui utilise la conduction électrique mais dont les caractéristiques se situent entre celles d'un conducteur, par exemple le cuivre, et celles d'un isolant, comme le verre. Ces dispositifs utilisent la conduction électrique à l'état solide plutôt qu'à l'état gazeux ou l'émission thermoionique sous vide, et ils ont remplacé les tubes à vide dans la plupart des applications modernes.
L'utilisation la plus courante des semi-conducteurs concerne les puces de circuits intégrés. Nos appareils informatiques modernes, notamment les téléphones mobiles et les tablettes, pourraient contenir des milliards de minuscules semi-conducteurs réunis sur des puces uniques, tous interconnectés sur une seule plaquette de semi-conducteur.
La conductivité d'un semi-conducteur peut être manipulée de plusieurs manières, par exemple en introduisant un champ électrique ou magnétique, en l'exposant à la lumière ou à la chaleur, ou encore grâce à la déformation mécanique d'une grille de silicium monocristallin dopée. Bien que l’explication technique soit assez détaillée, la manipulation des semi-conducteurs est ce qui a rendu possible notre révolution numérique actuelle.
COMMENT L’ALUMINIUM EST-IL UTILISÉ DANS LES SEMI-CONDUCTEURS ?
L'aluminium possède de nombreuses propriétés qui en font un choix privilégié pour une utilisation dans les semi-conducteurs et les micropuces. Par exemple, l’aluminium présente une adhérence supérieure au dioxyde de silicium, un composant majeur des semi-conducteurs (d’où le nom de la Silicon Valley). Ses propriétés électriques, à savoir sa faible résistance électrique et son excellent contact avec les liaisons filaires, constituent un autre avantage de l'aluminium. Il est également important de noter qu'il est facile de structurer l'aluminium lors de processus de gravure à sec, une étape cruciale dans la fabrication de semi-conducteurs. Si d’autres métaux, comme le cuivre et l’argent, offrent une meilleure résistance à la corrosion et une meilleure ténacité électrique, ils sont également beaucoup plus chers que l’aluminium.
L’une des applications les plus répandues de l’aluminium dans la fabrication de semi-conducteurs est la technologie de pulvérisation cathodique. La fine couche de nanoépaisseurs de métaux et de silicium de haute pureté dans des tranches de microprocesseur est réalisée grâce à un processus de dépôt physique en phase vapeur appelé pulvérisation cathodique. Le matériau est éjecté d'une cible et déposé sur une couche de substrat de silicium dans une chambre à vide remplie de gaz pour faciliter la procédure ; généralement un gaz inerte tel que l'argon.
Les plaques de support de ces cibles sont en aluminium avec des matériaux de haute pureté pour le dépôt, tels que le tantale, le cuivre, le titane, le tungstène ou l'aluminium pur à 99,9999 %, liés à leur surface. La gravure photoélectrique ou chimique de la surface conductrice du substrat crée les motifs de circuits microscopiques utilisés dans le fonctionnement du semi-conducteur.
L'alliage d'aluminium le plus courant dans le traitement des semi-conducteurs est le 6061. Pour garantir les meilleures performances de l'alliage, une couche protectrice anodisée sera généralement appliquée sur la surface du métal, ce qui augmentera la résistance à la corrosion.
Parce qu’il s’agit d’appareils très précis, la corrosion et d’autres problèmes doivent être surveillés de près. Il a été constaté que plusieurs facteurs contribuent à la corrosion des dispositifs semi-conducteurs, par exemple leur emballage dans du plastique.