4. Technologie
Le succès industriel des dispositifs à semiconducteurs est dû en grande partie aux technologies avancées qui ont été mises au point pour leur élaboration. On décrira ici la technologie du silicium, semiconducteur de loin le plus utilisé (cf. microélectonique).
Le premier stade du processus est l'obtention de monocristaux de grande perfection cristalline et de pureté très élevée. On sait actuellement fabriquer industriellement des cristaux contenant moins d'un atome d'impureté pour 1012 atomes de silicium.
Le cristal est ensuite découpé en plaquettes, et l'on réalise de nombreux dispositifs électroniques sur la même plaquette. Actuellement, on dépasse 3.106 éléments par centimètre carré (fig. 5). Cela est possible grâce aux techniques de photogravure et de diffusion des impuretés. Les régions n et p sont fabriquées par diffusion d'atomes de donneurs (P, As) ou d'accepteurs (B) à partir de la surface, en chauffant la plaquette de silicium en présence d'une atmosphère contenant les impuretés désirées. Afin de ne diffuser que dans des régions bien déterminées, on utilise le processus suivant :
– La plaquette de silicium est oxydée, de façon à former une mince couche de silice.
– L'étape suivante, la photogravure, est la phase essentielle ; elle permet de créer un dessin avec une très bonne résolution (inférieure au micromètre). Comme dans la photolithographie, la plaquette est recouverte d'une résine photosensible. Un masque, au dessin très précis, est placé entre la source lumineuse et la plaquette. Dans les régions non exposées, la résine est dissoute dans un solvant, et la silice, qui se trouve en dessous, attaquée par l'acide fluorhydrique. L'oxyde est protégé dans les régions non éclairées. On a ainsi créé des ouvertures dans la couche d'oxyde.
– La diffusion d'impuretés se fait ensuite uniquement par les ouvertures dans l'oxyde.
– Ce processus d'oxydation, d'ouverture de fenêtres, puis de diffusion peut être recommencé plusieurs fois afin d'obtenir des structures très complexes.
– La fabrication se termine par des dépôts métalliques pour prises de contact.
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