Processus de fabrication des semi-conducteurs
Le procédé de fabrication de plaquettes de silicium consiste principalement à produire des circuits et des composants électroniques (transistors, condensateurs, portes logiques, etc.). C'est le procédé le plus complexe et le plus coûteux parmi ceux mentionnés, nécessitant des centaines d'étapes. À titre d'exemple, les machines de traitement requises pour les microprocesseurs sont sophistiquées et onéreuses, leur coût se chiffrant souvent en dizaines de millions d'euros. L'environnement de fabrication requis est une salle blanche où la température, l'humidité et la poussière sont contrôlées. Bien que les procédures de traitement détaillées dépendent du type de produit et de la technologie utilisée, les étapes de base comprennent généralement un nettoyage approprié de la plaquette, suivi d'une oxydation et d'un dépôt, puis d'étapes répétées telles que la lithographie, la gravure et l'implantation ionique pour achever la fabrication des circuits.
Le procédé de test par aiguilles sur plaquette consiste à former une grille de petites cellules sur la plaquette après sa fabrication ; ces cellules sont appelées carrés cristallins ou puces. En général, une même puce est fabriquée sur une même plaquette, mais il est également possible de fabriquer des produits aux spécifications différentes sur une même plaquette. Ces plaquettes doivent réussir le test d'acceptation, et chaque grain est testé pour ses caractéristiques électriques à l'aide d'un instrument de mesure. Les grains non conformes sont marqués d'un point d'encre, une étape appelée test par sondage de la plaquette. La plaquette est ensuite divisée en grains indépendants, un par un.
Procédé d'encapsulation des circuits intégrés : utilisation de billes d'encapsulation en plastique ou en céramique et de pistes pour former des circuits intégrés. L'objectif est de créer une couche protectrice pour le circuit produit, évitant ainsi les rayures mécaniques et les dommages causés par les hautes températures. Les tests effectués en fin de processus permettent de contrôler la qualité des puces encapsulées et de garantir leur rendement. Les puces étant des produits de haute précision, leur environnement de fabrication est soumis à des exigences élevées.
1. Matériau de plaquette de silicium
Une plaquette de silicium est une puce utilisée dans la production de circuits intégrés semi-conducteurs (CI). De forme circulaire, elle est constituée de silicium. La puce de silicium utilisée dans les usines de CI est appelée monocristal de silicium, car elle est entièrement composée d'un seul cristal. Cependant, dans un cristal solide, si les directions des nombreux petits cristaux ne sont pas alignées, on parle de cristal complexe (ou polycristallin). La température, la vitesse de croissance et les impuretés lors de la croissance des monocristaux ou des polycristaux sont des facteurs importants.
2. Développement optique
Le développement optique est un procédé d'exposition et de développement d'un adhésif photosensible, qui transforme le motif du photomasque en une fine couche ou un cristal de silicium sous-jacent. Il comprend principalement les étapes suivantes : dépôt de l'adhésif photosensible, cuisson, alignement du masque, exposition et développement. Paramètres techniques clés : taille minimale de distinction du motif (Lmin, nm), profondeur de champ (DOF), méthodes d'exposition (ultraviolet, rayons X, faisceau d'électrons, ultraviolet extrême).
3. Technologie de gravure
La gravure chimique est une technique d'élimination de matière par réactions chimiques et impacts physiques. Elle se divise en deux catégories : la gravure chimique humide, qui utilise une solution chimique pour réaliser la gravure après une réaction chimique, et la gravure chimique sèche, qui utilise la technique de gravure plasma. Dans ce dernier cas, la gravure peut résulter de l'effet physique généré par la collision des ions avec la surface de la puce dans le plasma, de la réaction chimique entre les radicaux actifs (radicalaires) présents dans le plasma et les atomes à la surface de la puce, ou encore de l'effet combiné des deux. La gravure plasma est actuellement la principale technologie d'application.
4. Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
Il s'agit d'une technique de dépôt qui utilise des réactions chimiques, telles que l'énergie thermique, la décharge plasma ou l'irradiation ultraviolette, pour générer des produits solides à partir de réactifs (généralement des gaz) dans un réacteur, et déposer des films solides stables sur la surface des puces. La technologie CVD est une méthode de formation de couches minces largement utilisée dans les procédés de fabrication de circuits intégrés semi-conducteurs, et presque tous les matériaux en couches minces, tels que les diélectriques, les conducteurs ou les semi-conducteurs, peuvent être réalisés par CVD.
5. Dépôt physique en phase vapeur (PVD)
Il s'agit principalement d'un procédé physique plutôt que chimique. Cette technologie utilise généralement des gaz inertes comme l'argon. En accélérant des ions d'argon sous vide poussé pour impacter la cible de pulvérisation, les atomes de cette dernière sont pulvérisés un à un, et le matériau projeté (généralement de l'aluminium, du titane ou leurs alliages) se dépose sur la surface de la plaquette, à la manière de flocons de neige.
6. Implant ionique
7. Technologie de broyage chimico-mécanique
8. Inspection du masque (Inspection rétinienne)
9. Technologie de nettoyage
10. Découpe de copeaux (Scie à matrice)
11 : Liaison par fil
12、Colle d'étanchéité (Moisissure)
13. Garniture/Forme
14 : Processus typique de test et d'inspection
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