Fabrication des dispositifs à semi-conducteurs

thumb|upright=1.5|Évolution de la finesse de gravure des processeurs entre 1970 et 2017 La fabrication des dispositifs à semi-conducteur englobe les différentes opérations permettant l'élaboration de composants électroniques basés sur des matériaux semi-conducteurs. Entrent dans cette catégorie de composants à semi-conducteur, les composants discrets qui n'ont qu'une seule fonction comme les diodes et les transistors, et les circuits intégrés plus complexes, intégrant plusieurs composants, jusqu'à des milliards, dans le même boîtier. Les circuits intégrés les plus courants dans les objets de tous les jours sont les microprocesseurs, les microcontrôleurs et les puces de mémoire comme les mémoires flash ou les mémoires vives dynamiques. On peut également citer parmi les dispositifs semi-conducteurs les MEMS, réalisant en plus de fonctions électriques, des fonctions mécaniques et les MOEMS, ajoutant également des fonctions optiques. Ces dispositifs utilisent les procédés standards de microélectronique pour des raisons de coûts d'investissement, ou bien utilisent des procédés spécifiques (lithographie électronique SCALPEL IPL EBL SPM, outils à champ proche AFM NIL ou μCP). La fabrication est réalisée soit par les IDM (Integrated Device Manufacturer) qui conçoivent et fabriquent les circuits, comme Intel ou STMicroelectronics, ou par des fonderies comme TSMC ou GlobalFoundries, qui fabriquent à partir des plans de leurs clients. Ceux-ci sont des entreprises comme NVIDIA ou Apple, appelées en anglais fabless, spécialisées dans la seule conception électronique. La fabrication de ces circuits nécessite de multiples processus physico-chimiques, comme photolithographie, la passivation, l'oxydation thermique, le dopage, la métallisation et la gravure, étapes au cours desquelles le circuit est réalisé pas à pas sur un disque de matériau semi-conducteur, appelé le wafer. Le matériau le plus courant est le silicium, mais il en existe une multitude pour des applications spécifiques.

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La photolithographie est l'ensemble des opérations permettant de transférer une image (généralement présente sur un masque) vers un substrat. Cette technique est très utilisée dans l'industrie du semi-conducteur. Les motifs de l'image ainsi transférée deviendront par la suite les différentes zones des composants électroniques (exemple : contact, drain...) ou les jonctions entre ces composants.

vignette|Quelques modèles de transistors. Le transistor est un composant électronique à semi-conducteur permettant de contrôler ou d'amplifier des tensions et des courants électriques. C'est le composant actif le plus important des circuits électroniques aussi bien en basse qu'en haute tension : circuits logiques (il permet, assemblé avec d'autres, d'effectuer des opérations logiques pour des programmes informatiques), amplificateur, stabilisateur de tension, modulation de signal Les transistors revêtent une importance particulière dans les circuits intégrés, ce qui rend possible la microélectronique.

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