Quel est le processus de fabrication de semi-conducteurs?

Les semi-conducteurs sont un élément omniprésent de la technologie moderne. Lorsqu'ils en jugent par leur capacité à conduire l'électricité, ces dispositifs se situent entre des conducteurs complets et des isolants. Ils sont utilisés dans le cadre d'un circuit numérique dans les ordinateurs, les radios, les téléphones et autres équipements.

Le processus de fabrication des semi-conducteurs commence par le matériau de base. Les semi-conducteurs peuvent être fabriqués à partir d'une douzaine de matériaux tels que le germanium, l'arséniure de galium et plusieurs composés de l'indium tels que l'antimoniure d'indium et le phosphure d'indium. Le silicium est le matériau de base le plus populaire en raison de son faible coût de production, de son traitement simple et de sa plage de température.

En prenant comme exemple le silicium, le processus de fabrication des semi-conducteurs commence par la production de plaquettes de silicium. Tout d'abord, le silicium est découpé en tranches rondes à l'aide d'une scie à pointe de diamant. Ces plaquettes sont ensuite triées par épaisseur et contrôlées pour vérifier qu'elles ne sont pas endommagées. Un côté de la plaquette est ensuite gravé dans un produit chimique lisse et poli pour éliminer les impuretés et les dommages. Les puces sont construites sur le côté lisse.

Une couche de verre au dioxyde de silicium est appliquée sur la face polie de la tranche de silicium. Cette couche ne conduit pas l'électricité, mais aide à préparer le matériau pour la photolithographie. Le processus de fabrication applique également des couches de motifs de circuit sur la tranche après que celle-ci a été enduite dans une couche de résine photosensible, un produit chimique sensible à la lumière. La lumière est ensuite projetée à travers un réticule et un masque d'objectif de sorte que le motif de circuit souhaité soit imprimé sur la tranche.

Le motif de la résine photosensible est éliminé par lavage en utilisant un certain nombre de solvants organiques mélangés dans un processus appelé cendre. Le processus produit une tranche en trois dimensions (3D). La plaquette est ensuite lavée avec des produits chimiques humides et des acides afin d’éliminer les contaminants et les résidus. Plusieurs couches peuvent être ajoutées en répétant l’ensemble du processus de photolithographie.

Une fois les couches ajoutées, des zones de la plaquette de silicium sont exposées aux produits chimiques afin de les rendre moins conductrices. Ceci est fait en utilisant des atomes dopants pour déplacer des atomes de silicium dans la structure de la plaquette d'origine. Il est difficile de contrôler le nombre d'atomes de dopage implantés dans une zone donnée.

La dernière étape du processus de fabrication des semi-conducteurs consiste à recouvrir la totalité de la surface de la tranche de papier d'une couche mince de métal conducteur. Le cuivre est habituellement utilisé. La couche métallique est ensuite polie pour éliminer les produits chimiques indésirables. Une fois le processus de fabrication des semi-conducteurs terminé, ceux-ci sont minutieusement testés.