Comment les circuits intégrés

L'avènement des circuits intégrés a fait une véritable révolution technologique dans l'industrie électronique et informatique. Il semblerait qu'il y a seulement quelques décennies, pour de simples calculs électroniques, d'énormes ordinateurs à tubes étaient utilisés, occupant plusieurs pièces et même des bâtiments entiers.

Ces ordinateurs contenaient plusieurs milliers de lampes électroniques, qui nécessitaient des puissances électriques colossales et des systèmes de refroidissement spéciaux pour leur travail. Aujourd'hui, ils sont remplacés par des ordinateurs sur circuits intégrés.

En fait, un circuit intégré est un assemblage de nombreux composants semi-conducteurs de taille microscopique placés sur un substrat et emballés dans un boîtier miniature.

Une puce moderne de la taille d'un clou humain peut contenir plusieurs millions de diodes, transistors, résistances, conducteurs de connexion et autres composants à l'intérieur, ce qui nécessitait autrefois l'espace d'un hangar assez grand pour leur placement.

Inutile d'aller loin pour les exemples, le processeur i7, par exemple, contient plus de trois milliards de transistors sur une surface de moins de 3 centimètres carrés! Et ce n'est pas la limite.

Ensuite, nous examinerons la base du processus de création de puces. Le microcircuit est formé selon la technologie planaire (de surface) par lithographie. Cela signifie qu'il est, pour ainsi dire, développé à partir d'un semi-conducteur sur un substrat de silicium.

La première étape consiste à préparer une fine tranche de silicium, qui est obtenue à partir d'un monocristal de silicium par découpe à partir d'une pièce cylindrique à l'aide d'un disque diamanté. La plaque est polie dans des conditions spéciales pour éviter la contamination et toute poussière.

Après cela, la plaque est oxydée - elle est exposée à l'oxygène à une température d'environ 1000 ° C afin d'obtenir à sa surface une couche d'un film diélectrique fort de dioxyde de silicium d'une épaisseur du nombre de microns requis. L'épaisseur de la couche d'oxyde ainsi obtenue dépend du temps d'exposition à l'oxygène, ainsi que de la température du substrat lors de l'oxydation.

Ensuite, une résine photosensible est appliquée sur la couche de dioxyde de silicium - une composition photosensible, qui après irradiation se dissout dans une substance chimique spécifique. Un pochoir est placé sur la résine photosensible - un photomasque avec des zones transparentes et opaques. Ensuite, une plaque avec une résine photosensible appliquée est exposée - elle est éclairée par une source de rayonnement ultraviolet.

À la suite de l'exposition, la partie de la résine photosensible qui était sous les parties transparentes du photomasque change ses propriétés chimiques et peut maintenant être facilement éliminée avec le dioxyde de silicium en dessous avec des produits chimiques spéciaux, en utilisant du plasma ou une autre méthode - cela s'appelle la gravure. A la fin de la gravure, les emplacements non protégés (éclairés) de la plaquette sont nettoyés de la résine photosensible exposée puis du dioxyde de silicium.

Après gravure et purification à partir de la résine photosensible non éclairée des parties du substrat sur lesquelles le dioxyde de silicium est resté, ils commencent l'épitaxie - ils appliquent des couches de la substance souhaitée d'un atome d'épaisseur sur la tranche de silicium. Ces couches peuvent être appliquées autant que nécessaire. Ensuite, la plaque est chauffée et la diffusion des ions de certaines substances est effectuée pour obtenir les régions p et n. Le bore est utilisé comme accepteur, et l'arsenic et le phosphore sont utilisés comme donneurs.

À la fin du processus, la métallisation est réalisée avec de l'aluminium, du nickel ou de l'or pour obtenir des films conducteurs fins qui serviront de conducteurs de connexion pour les transistors, les diodes, les résistances cultivées sur le substrat dans les étapes précédentes, etc.De la même manière, des pastilles de montage du microcircuit sur la carte de circuit imprimé sont sorties.

Voir aussi: Puces analogiques légendaires