Les semi-conducteurs sont un élément omniprésent dans la technologie moderne. À en juger par leur capacité à conduire l’électricité, ces dispositifs se situent entre les conducteurs complets et les 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’antimonure d’indium et le phosphure d’indium. Le matériau de base le plus populaire est le silicium en raison de son faible coût de production, de son traitement simple et de sa plage de températures.
En utilisant le silicium comme exemple, 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 vérifiées pour les dommages. Un côté de la plaquette est ensuite gravé dans un miroir chimique et poli afin d’éliminer toutes les impuretés et les dommages. Les copeaux sont construits sur le côté lisse.
Une couche de verre de dioxyde de silicium est appliquée sur le côté poli de la plaquette 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 à la plaquette après qu’elle a été revêtue d’une couche de résine photosensible, un produit chimique sensible à la lumière. La lumière est ensuite dirigée à travers un réticule et un masque de lentille de sorte que le motif de circuit souhaité soit imprimé sur la plaquette.
Le motif de la résine photosensible est éliminé par lavage à l’aide d’un certain nombre de solvants organiques mélangés dans un processus appelé incinération. Le processus aboutit à une plaquette tridimensionnelle (3D). La plaquette est ensuite lavée à l’aide de produits chimiques humides et d’acides afin d’éliminer tous les contaminants et 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 à des produits chimiques afin de les rendre moins conductrices. Ceci est fait en utilisant des atomes de dopage pour déplacer les atomes de silicium dans la structure de la plaquette d’origine. Il est difficile de contrôler le nombre d’atomes dopants implantés dans une même zone.
La tâche finale du processus de fabrication des semi-conducteurs est le revêtement de toute la surface de la plaquette dans une fine couche de métal conducteur. Le cuivre est généralement utilisé. La couche métallique est ensuite polie pour éliminer les produits chimiques indésirables. Une fois le processus de fabrication des semi-conducteurs terminé, les semi-conducteurs finis sont testés minutieusement.