Ce que font les fabricants de circuits intégrés :construire les petites centrales électriques derrière l’électronique moderne

Un fabricant de circuits intégrés produit 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 appareils électroniques. Les dispositifs à semi-conducteurs ne comportent aucune pièce mobile et sont fabriqués à partir de puces à base de silicium qui offrent des capacités de calcul et de traitement électrique. Les semi-conducteurs ont remplacé les tubes à vide et les premiers commutateurs informatiques mécaniques au milieu du XXe siècle, permettant aux appareils de devenir très petits tout en contenant une grande puissance de calcul.

La production de circuits intégrés nécessite plusieurs étapes et des conditions de fabrication soigneusement contrôlées pour éviter toute contamination. Le fabricant de circuits intégrés construit des salles blanches qui utilisent des niveaux très élevés de filtration de l’air pour éliminer la poussière et autres contaminants susceptibles de détruire un circuit. Les employés portent des revêtements qui empêchent la poussière, la peau ou les cheveux de pénétrer dans la zone de traitement, et retireront et remplaceront ces revêtements s'ils doivent quitter et rentrer dans la zone de production.

La première étape dans la production de circuits intégrés consiste à créer des tranches de silicium utilisées comme base du circuit. Un fabricant de circuits intégrés ou un entrepreneur extérieur purifie le silicium des sables naturels, éliminant toutes les impuretés pour créer un cristal en forme de cylindre fabriqué à partir de silicium pur. Le cylindre est ensuite découpé en fines tranches pouvant mesurer plusieurs pouces ou centimètres de diamètre. Ces plaquettes sont nettoyées chimiquement, puis un côté est poli pour obtenir une finition semblable à un miroir qui constituera la base du circuit intégré.

Les plaquettes polies sont ensuite exposées à de l'oxygène pur dans le cadre d'un processus qui crée une très fine couche de dioxyde de silicium. L'oxygène réagit avec le silicium pur présent sur la plaquette, ce qui consomme une petite quantité de silicium présent à la surface de la plaquette. Le dioxyde de silicium résultant est lié moléculairement au silicium pur situé en dessous et ne sera pas éliminé ultérieurement, sauf par traitement chimique.

Les prochaines étapes 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 modèle ou un dessin de la première couche de circuit sur la plaquette de silicium.

Tout d’abord, un matériau appelé photorésist est placé sur la surface de la plaquette, avec le masque dessus. La résine photosensible est exposée à la lumière, ce qui provoque une réaction chimique de durcissement de tout matériau exposé. Lorsque le masque est retiré, la résine photosensible non durcie peut être retirée lors d'un processus appelé gravure.

Un fabricant de circuits intégrés répète ces étapes en ajoutant des couches de conducteurs ou de non-conducteurs sur la tranche pour construire des circuits électroniques. De nombreux petits circuits intégrés sont réalisés simultanément sur une plaquette et sont découpés ultérieurement une fois les circuits terminés. Les dernières étapes consistent à ajouter des connexions électriques aux circuits individuels afin qu'ils puissent être placés sur des circuits imprimés utilisés dans les ordinateurs et autres appareils électroniques.

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