Les circuits logiques - Architecture des Machines et des Systemes Informatiques - page 105

Fabrication d'un circuit intégré et des fonctions logiques
Les transistors, quelle que soit la technologie mise en œuvre, sont donc composés
par un assemblage de zones de silicium de type N avec des zones de silicium de type
P. Leur fabrication consiste donc à implanter de façon plus ou moins complexe ces
différentes zones à des endroits très précis.
Cette fabrication met en œuvre un procédé particulier appelé microlithographie
optique ou encore photolithographie qui permet de transférer l'image d'une plaque
permanente appelée le masque sur une rondelle de semi-conducteur appelée wafer .
Le masque est usuellement une plaquette de quartz sur laquelle ont été dessinés
grâce à un logiciel de dessin assisté par ordinateur, les circuits du microprocesseur.
Le transfert du dessin s'effectue à travers le masque en illuminant par des rayons
ultraviolets une résine photosensible qui recouvre le wafer. La résine exposée est
soluble par un solvant, ce qui permet après l'illumination de décaper les parties
exposées pour ne laisser sur la wafer que l'empreinte des circuits à base de silice.
Plus précisément, les étapes suivantes permettent la création en parallèle de plusieurs
transistors :
- la rondelle de silicium qui est dopée de type P ou N est enduite d'une couche de
bioxyde de silicium (silice), puis de résine photosensible ;
- la rondelle de silicium est soumise à un rayonnement ultraviolet à travers un
masque. La partie de résine exposée à la lumière est ensuite éliminée grâce à un
solvant, ce qui permet de découvrir le dessin des circuits gravé sur la silice. La silice
exposée est à son tour détruite chimiquement, puis la couche restante de résine qui
n'avait pas été exposée est détruite. Il reste donc sur la rondelle de silicium,
l'empreinte des circuits à base de silice ;
- une nouvelle couche de silice appelée oxyde de grille est à nouveau déposée sur la
rondelle, puis recouverte d'une couche conductrice de polysilicium et d'une
nouvelle couche de résine. Un nouveau masque est appliqué, qui correspond à la
création de la grille du transistor. Le métal et l'oxyde sont attaqués comme précé-
demment, ce qui dénude des zones de silicium de part et d'autre de la grille créée;
- la plaquette de silicium est maintenant soumise à un processus de dopage en vue
de la création du drain et de la source;
- enfin, la rondelle est enduite d'une couche métallique visant à mettre en contact
les différentes parties du transistor et les différents transistors entre eux. Un troi-
sième masque est appliqué, puis les parties métalliques inutiles sont détruites;
- chaque circuit ou puce ainsi réalisé est ensuite testé puis encapsulé dans un boîtier
rectangulaire en plastique ou en céramique, sur lequel des broches réparties de part
et d'autre, permettent d'assurer les connexions électriques de la puce interne. Cette
encapsulation est connue sous le nom de boîtier DIL ou DIP ( Dual Inline Package ).
Les boîtiers PGA ( Pin Grid Array ) sont quant à eux des boîtiers carrés disposant
de connexions réparties sur les quatre côtés (figure 5.18).
Toutes les étapes de cette fabrication sont réalisées dans des usines spéciales
qualifiées de salles blanches dont les particularités sont d'une part d'être appauvries
en lumière dans le spectre des bleus et des violets afin de ne pas interférer avec le