半導体とは何ですか?
半導体デバイスは、電気伝導を利用する電子部品ですが、銅などの導体とガラスなどの絶縁体との中間の特性を持っています。これらのデバイスは、気体状態や真空中の熱電子放出ではなく、固体状態での電気伝導を利用しており、現代のほとんどの用途において真空管に取って代わっています。
半導体の最も一般的な用途は集積回路チップです。携帯電話やタブレットを含む現代のコンピューティングデバイスには、単一の半導体ウェハ上に相互接続された単一のチップ上に、数十億個もの微小な半導体が組み込まれている場合があります。
半導体の導電性は、電場や磁場の導入、光や熱への曝露、あるいはドーピングされた単結晶シリコングリッドの機械的変形など、様々な方法で制御できます。技術的な説明は非常に詳細ですが、半導体の制御こそが、現在のデジタル革命を可能にしたのです。
アルミニウムは半導体にどのように使用されていますか?
アルミニウムは、半導体やマイクロチップの材料として最適な選択肢となる多くの特性を備えています。例えば、アルミニウムは半導体の主要成分である二酸化ケイ素（シリコンバレーの名称の由来）との密着性に優れています。電気抵抗が低く、ワイヤボンドとの接触性に優れているという電気的特性も、アルミニウムのもう一つの利点です。また、半導体製造において重要な工程であるドライエッチング工程において、アルミニウムを容易に構造化できることも重要です。銅や銀などの他の金属は、アルミニウムよりも優れた耐食性と電気的強度を備えていますが、アルミニウムよりもはるかに高価です。
半導体製造におけるアルミニウムの最も一般的な用途の一つは、スパッタリング技術です。マイクロプロセッサのウェハーに高純度金属とシリコンをナノレベルで薄膜形成するプロセスは、スパッタリングと呼ばれる物理蒸着法によって実現されます。材料はターゲットから噴出され、真空チャンバー内でシリコン基板上に堆積されます。チャンバー内は、処理を容易にするためにガス（通常はアルゴンなどの不活性ガス）で満たされています。
これらのターゲットのバッキングプレートはアルミニウム製で、その表面にはタンタル、銅、チタン、タングステン、または99.9999%純度のアルミニウムなどの高純度蒸着材料が接合されています。基板の導電性表面を光電エッチングまたは化学エッチングすることで、半導体の機能に使用される微細な回路パターンが形成されます。
半導体処理で最も一般的なアルミニウム合金は 6061 です。合金の最高の性能を確保するために、通常、金属の表面に保護用の陽極酸化層が施され、耐腐食性が向上します。
半導体デバイスは非常に精密なデバイスであるため、腐食などの問題を綿密に監視する必要があります。半導体デバイスの腐食には、プラスチックパッケージなど、いくつかの要因が関与していることが判明しています。