QU'EST-CE QU'UN SEMI-CONDUCTEUR ?
Un semi-conducteur est un composant électronique utilisant la conduction électrique, mais dont les propriétés se situent entre celles d'un conducteur, comme le cuivre, et celles d'un isolant, comme le verre. Ces dispositifs utilisent la conduction électrique à l'état solide, contrairement à l'état gazeux ou à l'émission thermoionique sous vide, et ont remplacé les tubes à vide dans la plupart des applications modernes.
Les semi-conducteurs sont le plus souvent utilisés dans les puces de circuits intégrés. Nos appareils informatiques modernes, notamment les téléphones portables et les tablettes, peuvent contenir des milliards de minuscules semi-conducteurs assemblés sur des puces uniques, toutes interconnectées sur une même 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 par la déformation mécanique d'une grille de silicium monocristallin dopé. Si l'explication technique est assez détaillée, c'est la manipulation des semi-conducteurs 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 de choix pour les semi-conducteurs et les puces électroniques. Par exemple, il présente une adhérence supérieure au dioxyde de silicium, un composant majeur des semi-conducteurs (d'où le nom de Silicon Valley). Ses propriétés électriques, à savoir sa faible résistance électrique et son excellent contact avec les microcâblages, constituent un autre avantage de l'aluminium. Il est également important de noter qu'il est facile à structurer lors des procédés de gravure sèche, une étape cruciale dans la fabrication des 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 courantes de l'aluminium dans la fabrication de semi-conducteurs est la pulvérisation cathodique. Le dépôt de fines couches nanométriques de métaux de haute pureté et de silicium sur les plaquettes de microprocesseurs est réalisé par un procédé 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 le processus ; il s'agit généralement d'un gaz inerte comme 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 %, collés à leur surface. La gravure photoélectrique ou chimique de la surface conductrice du substrat crée les motifs microscopiques des circuits 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 anodisée protectrice sera généralement appliquée sur la surface du métal, ce qui augmentera la résistance à la corrosion.
Étant donné la précision de ces dispositifs, la corrosion et les autres problèmes doivent être surveillés de près. Plusieurs facteurs contribuent à la corrosion des semi-conducteurs, comme leur conditionnement en plastique.