Fabrication des dispositifs à semi-conducteursthumb|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.
Gravure (microfabrication)La gravure (aussi appelée parfois par son nom anglophone, etching) est un procédé utilisée en microfabrication, qui consiste à retirer une ou plusieurs couches de matériaux à la surface d'un wafer. La gravure est une étape critique, extrêmement importante, lors de la fabrication d'éléments de microélectronique, chaque wafer pouvant subir de nombreuses étapes de gravure. Pour chaque étape de gravure, une partie du wafer est protégée de la gravure par une couche protectrice qui résiste à cette gravure.
PhotolithographieLa 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.
NanolithographyNanolithography (NL) is a growing field of techniques within nanotechnology dealing with the engineering (patterning e.g. etching, depositing, writing, printing etc) of nanometer-scale structures on various materials. The modern term reflects on a design of structures built in range of 10−9 to 10−6 meters, i.e. nanometer scale. Essentially, the field is a derivative of lithography, only covering very small structures. All NL methods can be categorized into four groups: photo lithography, scanning lithography, soft lithography and other miscellaneous techniques.
Microsystème électromécaniquevignette|Un accéléromètre MEMS. vignette|Un capteur de pression MEMS (sur une pièce qui donne l'échelle). Un microsystème électromécanique est un microsystème fabriqué à partir de matériaux semi-conducteurs. Il comprend un ou plusieurs éléments mécaniques et utilise l’électricité comme source d’énergie, en vue de réaliser une fonction de capteur ou d’actionneur, avec au moins une structure présentant des dimensions micrométriques ; la fonction du système étant en partie assurée par la forme de cette structure.
Microfabricationalt=Micro-sculpture - Microlight3D|vignette|La « plus petite sculpture du monde », micro-autoportrait de l'artiste plasticien Michel Paysant imprimé en 3D avec une machine utilisant la technique de polymérisation à deux photons. La microfabrication est l'ensemble des techniques de fabrication permettant de produire des dispositifs avec des structures de l'ordre du micromètre et en dessous.
Gravure au plasmaLa gravure au plasma est une technique de gravure sèche utilisée en microfabrication (microélectronique). La gravure au plasma consiste à faire subir à un échantillon (wafer) un bombardement de gaz ionisé (plasma) afin d'en retirer une ou plusieurs couches de matériaux. Cette méthode de gravure est purement physique (par opposition aux gravures chimiques), au sens où il n'y a pas de réaction chimique entre l'échantillon et le plasma, mais que ce dernier agit uniquement par effet mécanique. Physique des plas
Résine photosensibleLa résine photosensible (appelée aussi photorésine et parfois photorésist) est un matériau photosensible utilisé dans de nombreux procédés industriels, comme la photolithographie ou la photogravure, afin de former un revêtement protecteur ajouté à la surface d'un substrat.
Gravure ionique réactiveLa gravure ionique réactive - ou gravure par ions réactifs - très souvent appelée par son acronyme anglophone, RIE (pour Reactive-Ion Etching), est une technique de gravure sèche des semi-conducteurs. Il s'agit d'une technique similaire, dans la mise en œuvre, à une gravure au plasma de type pulvérisation cathodique (sputtering). Cependant, dans cette technique, le plasma réagit, non seulement physiquement, mais aussi chimiquement avec la surface d'un wafer, ce qui en retire une partie ou certaines des substances qui y ont été déposées.
Laser à fluorure d'argonUn laser à fluorure d'argon, ou laser ArF, est un type particulier de laser à excimère (plus exactement, ici, de laser à exciplexe). Ce type de laser produit un rayonnement électromagnétique cohérent par dissociation d'un complexe excité ArF* de fluor et d'argon formé en absorbant de l'énergie d'une source extérieure : 2 Ar + F + énergie → 2 ArF* ArF* → ArF + hν à 2 ArF → 2 Ar + F Le complexe ArF* n'est stable qu'à l'état excité (c'est le sens du mot exciplexe) et se dissocie immédiatement en argon et fluor dès qu'il est retombé à son état fondamental, après émission de photons correspondant à la transition énergétique, à savoir un rayonnement électromagnétique à de longueur d'onde, c'est-à-dire dans l'ultraviolet.
Laser à fluorure de kryptonUn laser à fluorure de krypton, souvent abrégé en laser KrF, est un type particulier de laser à excimère (qu'on devrait d'ailleurs appeler ici "laser à exciplexe"). Ce type de laser produit un rayonnement électromagnétique cohérent par dissociation d'un complexe excité KrF* de fluor et de krypton formé en absorbant de l'énergie d'une source extérieure : 2 Kr + + énergie → 2 KrF* KrF* → KrF + hν à 2 KrF → 2 Kr + Le complexe KrF* n'est stable qu'à l'état excité (la définition même d'un exciplexe) et se dissocie immédiatement en krypton et fluor dès qu'il est retombé à son état fondamental après émission de photons correspondant à la transition énergétique, à savoir un rayonnement électromagnétique à de longueur d'onde, c'est-à-dire dans l'ultraviolet.
Silicon photonicsSilicon photonics is the study and application of photonic systems which use silicon as an optical medium. The silicon is usually patterned with sub-micrometre precision, into microphotonic components. These operate in the infrared, most commonly at the 1.55 micrometre wavelength used by most fiber optic telecommunication systems. The silicon typically lies on top of a layer of silica in what (by analogy with a similar construction in microelectronics) is known as silicon on insulator (SOI).
Potential applications of graphenePotential graphene applications include lightweight, thin, and flexible electric/photonics circuits, solar cells, and various medical, chemical and industrial processes enhanced or enabled by the use of new graphene materials. In 2008, graphene produced by exfoliation was one of the most expensive materials on Earth, with a sample the area of a cross section of a human hair costing more than 1,000asofApril2008(about100,000,000/cm2). Since then, exfoliation procedures have been scaled up, and now companies sell graphene in large quantities. Nitrure de siliciumLe nitrure de silicium est un composé chimique de formule . On le connaît à l'état naturel (un minéral nommé nierite) depuis 1995, sous la forme de petites inclusions dans certaines météorites. Il s'agit d'une céramique blanche plutôt légère ( selon la compacité du matériau), très dure (8,5 sur l'échelle de Mohs), relativement inerte chimiquement (attaquée par l'acide fluorhydrique HF dilué et l'acide sulfurique à chaud), et demeurant stable thermiquement jusqu'à .
WaferEn électronique, un wafer (littéralement en français « tranche ») est une tranche ou une plaque très fine de matériau semi-conducteur monocristallin utilisée pour fabriquer des composants de microélectronique. En français, les termes de « tranche », « plaque » (voire, « plaquette ») ou « galette » sont également utilisés. Cependant, l'usage de l'anglais est très répandu dans les unités de fabrication de semi-conducteurs et dans le langage des ingénieurs.
GraphèneLe graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l'empilement constitue le graphite. Cette définition théorique est donnée par le physicien en 1947. Par la suite, le travail de différents groupes de recherche permettra de se rendre compte que la structure du graphène tout comme ses propriétés ne sont pas uniques et dépendent de sa synthèse/extraction (détaillée dans la section Production).
Ultravioletvignette|redresse=1.5|Diagramme montrant le spectre électromagnétique dans lequel se distinguent plusieurs domaines spectraux (dont celui des UV) en fonction des longueurs d'onde (avec des exemples de tailles), les fréquences correspondantes, et les températures du corps noir dont l'émission est maximum à ces longueurs d'onde. Le rayonnement ultraviolet (UV), également appelé « lumière noire » parce que généralement invisible à l’œil nu, est un rayonnement électromagnétique de longueur d'onde inférieure à celle de la lumière visible, mais supérieure à celle des .
Nitrure de boreLe nitrure de bore est un composé chimique de formule BN. C'est une céramique réfractaire ultradure et semiconductrice. Il est isoélectronique avec le carbone et, comme ce dernier, existe sous plusieurs polymorphes, les plus courants étant le nitrure de bore hexagonal, noté h-BN, analogue au graphite, et le nitrure de bore cubique, noté c-BN, analogue au diamant. Le premier est utilisé comme lubrifiant ainsi que dans certains produits cosmétiques, tandis que le second, qui présente une structure cristalline de type sphalérite, est un peu moins dur que le diamant mais avec une meilleure stabilité chimique et thermique .
Nitrurevignette|redresse=1.5|Mèche en acier durcie par un revêtement de nitrure de titane. Les nitrures sont des composés où l'azote est au nombre d'oxydation –III. Ils constituent une large famille dont certains représentants ont des applications concrètes comme le nitrure de titane dont la dureté est mise à profit pour renforcer certains outils. L'ion N est isoélectronique de l'ion oxyde O et de l'ion fluorure F. Il existe des nitrures ioniques ( où M = Be, Mg, Ca) et des nitrures covalents (, ).
Cellule photovoltaïqueUne cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
