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 Graver un circuit intégré

Annexe au chapitre nanotechnologies de prospectic-2008

 

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Un circuit intégré est constitué d’un substrat de silicium (un « semi-conducteur ») auquel on ajoute sur des zones précises des impuretés (qui « dopent » le silicium et lui permettent de bloquer ou laisser passer le courant électrique), mais aussi des conducteurs (cuivre, aluminium), des isolants (oxyde de silicium : SiO2) et d’autres matériaux encore. L’ensemble forme un circuit complet tel un microprocesseur ou une mémoire.

Pour réaliser un circuit intégré, la technologie utilisée est en général la [1] (qui utilise la lumière ou même les rayons X) ou bien la [2] (pour obtenir des motifs plus fins grâce à la diffraction moindre des électrons par rapport à la lumière et aux rayons X).  Pour ajouter les différents matériaux aux endroits appropriés, on recouvre le substrat d’une couche d’oxyde de Silicium, par exemple, (pour ajouter des zones isolantes), puis d’une résine photosensible. On positionne ensuite très précisément un masque qui se présente comme un pochoir permettant une grande finesse de gravure. L’ensemble est soumis à un rayonnement lumineux de longueur d’onde suffisamment petite pour passer au travers des dessins du masque (ou à un faisceau d’électrons dans le cas de la lithographie à faisceaux d’électrons [3]). Cette insolation va rendre soluble les parties de la résine qui sont laissées visibles par le masque (résine positive) ou bien au contraire rendre la résine résistante (résine négative). Un solvant va ensuite permettre de retirer certaines parties du film de résine.

L’étape d’après va éliminer toutes les parties de la couche de matériaux (dans notre exemple l’oxyde de silicium isolant) qui ne sont pas recouvertes par la résine. La résine est ensuite retirée, laissant les zones isolantes aux endroits prévus.

Le processus est répété avec un ensemble de masques qui permettent, couche après couche, d’ajouter tous les éléments pour constituer le circuit intégré.



[1]  Voir « photolithographie » in Wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Photolithographie
[2]  Voir « Lithographie à faisceau d’électrons » in Wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Lithographie_%C3%A0_faisceau_d'%C3%A9lectrons
[3]  Bien que l’on arrive en laboratoire à insoler l’ensemble du substrat avec un faisceau d’électrons, dans les faits, on ne sait utiliser la lithographie à l’échelle industrielle qu’en pratiquant un balayage sur la cible (un peu à l’image du balayage pour constituer une image sur un tube cathodique), ce qui est beaucoup plus long. Cette technique est plutôt réservée pour la fabrication de prototypes où la création d’un masque ne se justifie pas. La lithographie à faisceau d’électrons, par contre est la principale technologie pour la génération des masques qui serviront à produire des circuits intégrés.

Le livre Prospectic, nouvelles technologies, nouvelles pensées (FYP éditions 2008)


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