Que fait un fabricant de circuits intégrés?
Un fabricant de circuits intégrés fabrique des circuits électroniques à semi-conducteurs, qui sont de petits composants électroniques à semi-conducteurs utilisés dans les téléphones mobiles, les téléviseurs et de nombreux autres dispositifs électroniques. Les dispositifs à semi-conducteurs ne comportent aucune pièce mobile et sont fabriqués à partir de puces à base de silicium qui offrent une capacité de traitement informatique et électrique. Les semi-conducteurs ont remplacé les tubes à vide et les premiers commutateurs mécaniques au milieu du XXe siècle, ce qui a permis aux dispositifs de devenir très petits, tout en maintenant une grande puissance de calcul.
La production de circuits intégrés nécessite plusieurs étapes et des conditions de fabrication soigneusement contrôlées afin d'éviter toute contamination. Le fabricant de circuits intégrés construit des salles blanches qui utilisent une filtration d’air de très haut niveau pour éliminer la poussière et d’autres contaminants susceptibles de détériorer un circuit. Les employés portent des revêtements qui empêchent la poussière, la peau ou les cheveux de pénétrer dans la zone de traitement. Ils enlèveront et remplaceront ces revêtements s'ils doivent quitter et revenir dans la zone de production.
La première étape dans la production de circuits intégrés consiste à créer des plaquettes de silicium utilisées comme base du circuit. Un fabricant de circuits intégrés ou un contractant externe purifie le silicium des sables naturels en éliminant les impuretés pour créer un cristal en forme de cylindre en silicium pur. Le cylindre est ensuite découpé en fines plaquettes pouvant atteindre plusieurs centimètres ou centimètres. Ces plaquettes sont nettoyées chimiquement, puis l’un des côtés est poli pour former un fini miroir qui sera la base du circuit intégré.
Les plaquettes polies sont ensuite exposées à de l'oxygène pur dans le cadre d'un processus créant une très fine couche de dioxyde de silicium. L'oxygène réagit avec le silicium pur présent sur la tranche, qui consomme une petite quantité de silicium à la surface de la tranche. Le dioxyde de silicium résultant est lié de manière moléculaire au silicium pur situé en dessous et ne sera pas éliminé ultérieurement, sauf par traitement chimique.
Les étapes suivantes utilisées par un fabricant de circuits intégrés sont un processus répété de masquage, d’exposition à la lumière, de gravure et de nettoyage. Un circuit intégré est un circuit électronique formé de fines couches de matériau électriquement conducteur séparées par des couches de non-conducteurs. Le masquage place un gabarit ou un dessin de la première couche de circuit sur la tranche de silicium.
Tout d'abord, un matériau appelé résine photosensible est placé sur la surface de la tranche, avec le masque par-dessus. La résine photosensible est exposée à la lumière, ce qui provoque une réaction de durcissement chimique de tout matériau exposé. Lorsque le masque est retiré, le photorésist non polymérisé peut être éliminé par un processus appelé gravure.
Un fabricant de circuits intégrés répète ces étapes en ajoutant des couches de conducteur ou de non-conducteur sur la plaquette pour créer des circuits électroniques. De nombreux petits circuits intégrés sont réalisés sur une tranche à la fois et sont coupés en morceaux une fois les circuits terminés. La dernière étape consiste à ajouter des connexions électriques aux circuits individuels afin qu'ils puissent être placés sur des cartes de circuit utilisées dans les ordinateurs et autres appareils électroniques.