Module : Technologie et fabrication des circuits intégrés

217308 Module: Technologie et fabrication des circuits intégrés Module: Technologie et fabrication des circuits intégrés Chapitre 1: Introduction à la technologie des semi-conducteurs Evolution des technologies des CI et leurs caractéristiques

Technologies SSI, MSI, LSI, VLSI, ULSI

Salle blanche

Effet de la contamination

Les plus importants fabricants de CI dans le monde Rappels sur les matériaux et les semi-conducteurs (Métal, Isolant, SC, Silicium intrinsèque, Si dope type n, Si dope type p) Description schématique des étapes technologiques (cycle complet de fabrication †ǯ— ...‹"...—‹- intègre). Chapitre 1: Introduction à la technologie des semi-conducteurs

1-Le premier transistor

2-Le premier circuit intégré

3-Loi de Moore

1-Le premier transistor

IntroductionLadécouvertedutransistorbipolaireapermisderemplacer efficacementlestubesélectroniquesdanslesannées1950etainside perfectionnerlaminiaturisationetlafiabilisationdesmontagesélectroniques.

Lapremièremachinemathématique(machinePC)

quioccupaitunesalleentière,étaitéquipéde17468 tubesélectroniques(untubeétaitnécessairepour représenterchaquebit)

1-Le premier transistor

1-1 Définition: Le transistor bipolaire est un composant électronique

utilisé comme : interrupteur commandé, amplificateur, stabilisateur de tension, modulateur de VLJQMO"

1-1 Histoire du transistor :

™1947:JohnBARDEENetWalter

BRATTAINinvententletransistorà

contact(transistor)aulaboratoirede physiquedelasociétéBELL(USA).

Cettedécouverteestannoncéeenjuillet

1948.Ceschercheursontreçupour

cetteinventionleprixNobelde physiqueen1956.

Une réplique du premier transistor

1-Le premier transistor

1-Le premier transistor

™1948:HerbertMATAREetHeinrichWELKERinventent

(indépendammentdeBELL)aussiletransistoràcontactenjuin1948 (enFrance).CetransistorseraappeléleTransistronpourledistinguer deceluideBELL.

1-Le premier transistor

1948:enjanvierWilliamSHOCKLEY

inventeletransistoràjonction (bipolaire)maislatechniquede fabricationneseramaitriséeTX·HQ1951

1-Le premier transistor

Letransistorestconsidérécommeunénormeprogrès faceautubeélectronique:beaucouppluspetit,plus légeretplusrobuste,fonctionnantavecdestensions faibles,autorisantunealimentationparpiles,etil fonctionnepresqueinstantanémentunefoismissous tension,

Conclusion

contrairementauxtubesélectroniquesquidemandaient unedizainedesecondesdechauffage,généraientune consommationimportanteetnécessitaientunesource detensionélevée(plusieurscentainesdevolts).

1-Le premier transistor

Lestransistorsremplacentles

contacteursélectromécaniques descentrauxtéléphoniquesetles tubesdanslescalculateurs.

1953::première

applicationportative dutransistorentant quesonotone..

1954 :

première radio à

Transistors

2-Le premier circuit intégré

Introduction:Lecircuitintégré(CI),aussiappelépuceélectronique,est uncomposantélectroniquereproduisantune,ouplusieurs,fonction(s) électronique(s)plusoumoinscomplexe(s),intégrantsouventplusieurstypesde composantsélectroniquesdebasedansunvolumeréduit(surunepetiteplaque), rendantlecircuitfacileàmettreen±XYUH.

2-Le premier circuit intégré

Histoiredespremierscircuitsintégrés:

™Lamêmeannéeetdemanièreindépendante, unautreAméricain,JackKilby,deTexas

Instruments,réussitàintégrerun

transistor,troisrésistancesetunecapacité suruneplaquedesemi-conducteurKilbya toutsimplementreliéentreeux différentstransistorsenlescâblantàla main.

™Lepremiercircuitintégré,constituéde

deuxtransistorsbipolaires,aété développéauseindelasociétéFairchild

Semiconductoren1958parl'Américain

RobertNoyce

2 -Le premier circuit intégré

Histoiredespremierscircuitsintégrés:

™1960 : production de la première

mémoire Flip Flop par la société

FairchildSemiconductor.

™1963Lepremiercircuitintégré

CMOSsortsimultanémentdes

laboratoiresR.C.A.(Radio CorporationofAmerica)™1968 production en masse des circuit intégrés

3 -Loi de Moore

CofondateurdelasociétéIntel,GordonMooreavaitaffirmédès1965quele nombredetransistorsparcircuitdemêmetailleallaitdoubler,àprixconstants, touslesans(àcetteépoque,lecircuitintégrélepluscomplexecomportait

64composants).

Il rectifia par la suite en portant à dix-huit mois le rythme de doublement. Ilendéduisitquelapuissancedesordinateursallaitcroîtredemanière exponentielle,etcepourdesannées.Ilavaitraison.Saloi,fondéesurun constatempirique,aétévérifiéejusqu'àaujourd'hui.Ilacependantdéclaréen

1997quecettecroissancedesperformancesdespucesseheurteraitaux

environsde2017àunelimitephysique:celledelatailledesatomes.

3 -Loi de Moore

En 1965, Gordon Moore note que le nombre de transistors sur une puce double à tous les 18 à 24 mois. Il prédit que la technologie des semi-conducteurs doublera en efficacité à tous les 18 mois.

3 -Loi de Moore

LaloideMooreveutquelatechnologiedoubledepuissancepourlemêmeprixtousles12à

18mois.Cequipermetd'entrevoirque,sansrépit,latechnologiedevientplusrapide,plus

petiteetmoinschère,etparconséquentàlaportéedetous. Cetteloi,expriméepourlapremièrefoisen1965,portelenomdeGordonMoore,undes fondateursd'IntelCorp.,géantmondialdesmicroprocesseurs.Confirmantleconstatde Moore,leMIPS(milliond'instructionsparseconde)coûtaitauxalentoursde100dollarsily aencore15ansetcoûteraitmoinsde1dollaraujourd'hui.Ceprixrendparticulièrement accessibleunetechnologiehautementsophistiquéeluiconférantuneubiquitéinédite;le microprocesseurestdésormaisomniprésentdanslesréfrigérateurs,lesmachinesàlaver,les réveille-matin,lesbraceletsmontres,lesvoitures,lestéléviseurs,leslecteursvidéoet,bien sûr,lesmicro-ordinateurs.Sansenêtrepleinementconscients,noussommeslittéralement assiégésparlesmicroprocesseurs.Atelleenseignequ'ilestaujourd'huiparfaitement envisageablequelesprocesseurssoientunjourprochainincrustésdansnoscorps,nos cerveauxetnosautresorganesvitaux.

3 -Loi de Moore

I-2 Evolution des technologies des CI et leurs caractéristiques Introduction:OnconsidèreMXÓRXUG·OXLqueO·MUULYpHducircuit intégrédansledomaineG·pOHŃPURQLTXHàmarqueruneévolutionau moinsaussiimportantequecellemarquéeparlanaissancedu transistor. IlestalorsdevenupossibleG·MVVRŃLHUdansunseulblocdesilicium deO·RUGUHdemillimètredecôté,descomposantsactifs(diodes, transistors)etpassifs(résistances,capacités). Ilexistedeuxlargesclassificationsdescircuitsintégrés,lescircuits hybridesetlescircuitsmonolithiques.Lescircuitsmonolithiques sontdevenustellementcommunsque,parl'expressioncircuitintégré, onentendplutôtuncircuitmonolithique. I-2 Evolution des technologies des CI et leurs caractéristiques LescircuitsintégrésMonolithiqueveutdired'uneseulepierre,ce quiveutdirequetoutlecircuitestcontenudansunseulmorceau monocristallindesilicium.Leséléments(transistors,résistors, condensateursetdiodes)sontisoléslesunsdesautrespardes Module: Technologie et fabrication des circuits intégrés Module: Technologie et fabrication des circuits intégrés Chapitre 1: Introduction à la technologie des semi-conducteurs Evolution des technologies des CI et leurs caractéristiques

Technologies SSI, MSI, LSI, VLSI, ULSI

Salle blanche

Effet de la contamination

Les plus importants fabricants de CI dans le monde Rappels sur les matériaux et les semi-conducteurs (Métal, Isolant, SC, Silicium intrinsèque, Si dope type n, Si dope type p) Description schématique des étapes technologiques (cycle complet de fabrication †ǯ— ...‹"...—‹- intègre). Chapitre 1: Introduction à la technologie des semi-conducteurs

1-Le premier transistor

2-Le premier circuit intégré

3-Loi de Moore

1-Le premier transistor

IntroductionLadécouvertedutransistorbipolaireapermisderemplacer efficacementlestubesélectroniquesdanslesannées1950etainside perfectionnerlaminiaturisationetlafiabilisationdesmontagesélectroniques.

Lapremièremachinemathématique(machinePC)

quioccupaitunesalleentière,étaitéquipéde17468 tubesélectroniques(untubeétaitnécessairepour représenterchaquebit)

1-Le premier transistor

1-1 Définition: Le transistor bipolaire est un composant électronique

utilisé comme : interrupteur commandé, amplificateur, stabilisateur de tension, modulateur de VLJQMO"

1-1 Histoire du transistor :

™1947:JohnBARDEENetWalter

BRATTAINinvententletransistorà

contact(transistor)aulaboratoirede physiquedelasociétéBELL(USA).

Cettedécouverteestannoncéeenjuillet

1948.Ceschercheursontreçupour

cetteinventionleprixNobelde physiqueen1956.

Une réplique du premier transistor

1-Le premier transistor

1-Le premier transistor

™1948:HerbertMATAREetHeinrichWELKERinventent

(indépendammentdeBELL)aussiletransistoràcontactenjuin1948 (enFrance).CetransistorseraappeléleTransistronpourledistinguer deceluideBELL.

1-Le premier transistor

1948:enjanvierWilliamSHOCKLEY

inventeletransistoràjonction (bipolaire)maislatechniquede fabricationneseramaitriséeTX·HQ1951

1-Le premier transistor

Letransistorestconsidérécommeunénormeprogrès faceautubeélectronique:beaucouppluspetit,plus légeretplusrobuste,fonctionnantavecdestensions faibles,autorisantunealimentationparpiles,etil fonctionnepresqueinstantanémentunefoismissous tension,

Conclusion

contrairementauxtubesélectroniquesquidemandaient unedizainedesecondesdechauffage,généraientune consommationimportanteetnécessitaientunesource detensionélevée(plusieurscentainesdevolts).

1-Le premier transistor

Lestransistorsremplacentles

contacteursélectromécaniques descentrauxtéléphoniquesetles tubesdanslescalculateurs.

1953::première

applicationportative dutransistorentant quesonotone..

1954 :

première radio à

Transistors

2-Le premier circuit intégré

Introduction:Lecircuitintégré(CI),aussiappelépuceélectronique,est uncomposantélectroniquereproduisantune,ouplusieurs,fonction(s) électronique(s)plusoumoinscomplexe(s),intégrantsouventplusieurstypesde composantsélectroniquesdebasedansunvolumeréduit(surunepetiteplaque), rendantlecircuitfacileàmettreen±XYUH.

2-Le premier circuit intégré

Histoiredespremierscircuitsintégrés:

™Lamêmeannéeetdemanièreindépendante, unautreAméricain,JackKilby,deTexas

Instruments,réussitàintégrerun

transistor,troisrésistancesetunecapacité suruneplaquedesemi-conducteurKilbya toutsimplementreliéentreeux différentstransistorsenlescâblantàla main.

™Lepremiercircuitintégré,constituéde

deuxtransistorsbipolaires,aété développéauseindelasociétéFairchild

Semiconductoren1958parl'Américain

RobertNoyce

2 -Le premier circuit intégré

Histoiredespremierscircuitsintégrés:

™1960 : production de la première

mémoire Flip Flop par la société

FairchildSemiconductor.

™1963Lepremiercircuitintégré

CMOSsortsimultanémentdes

laboratoiresR.C.A.(Radio CorporationofAmerica)™1968 production en masse des circuit intégrés

3 -Loi de Moore

CofondateurdelasociétéIntel,GordonMooreavaitaffirmédès1965quele nombredetransistorsparcircuitdemêmetailleallaitdoubler,àprixconstants, touslesans(àcetteépoque,lecircuitintégrélepluscomplexecomportait

64composants).

Il rectifia par la suite en portant à dix-huit mois le rythme de doublement. Ilendéduisitquelapuissancedesordinateursallaitcroîtredemanière exponentielle,etcepourdesannées.Ilavaitraison.Saloi,fondéesurun constatempirique,aétévérifiéejusqu'àaujourd'hui.Ilacependantdéclaréen

1997quecettecroissancedesperformancesdespucesseheurteraitaux

environsde2017àunelimitephysique:celledelatailledesatomes.

3 -Loi de Moore

En 1965, Gordon Moore note que le nombre de transistors sur une puce double à tous les 18 à 24 mois. Il prédit que la technologie des semi-conducteurs doublera en efficacité à tous les 18 mois.

3 -Loi de Moore

LaloideMooreveutquelatechnologiedoubledepuissancepourlemêmeprixtousles12à

18mois.Cequipermetd'entrevoirque,sansrépit,latechnologiedevientplusrapide,plus

petiteetmoinschère,etparconséquentàlaportéedetous. Cetteloi,expriméepourlapremièrefoisen1965,portelenomdeGordonMoore,undes fondateursd'IntelCorp.,géantmondialdesmicroprocesseurs.Confirmantleconstatde Moore,leMIPS(milliond'instructionsparseconde)coûtaitauxalentoursde100dollarsily aencore15ansetcoûteraitmoinsde1dollaraujourd'hui.Ceprixrendparticulièrement accessibleunetechnologiehautementsophistiquéeluiconférantuneubiquitéinédite;le microprocesseurestdésormaisomniprésentdanslesréfrigérateurs,lesmachinesàlaver,les réveille-matin,lesbraceletsmontres,lesvoitures,lestéléviseurs,leslecteursvidéoet,bien sûr,lesmicro-ordinateurs.Sansenêtrepleinementconscients,noussommeslittéralement assiégésparlesmicroprocesseurs.Atelleenseignequ'ilestaujourd'huiparfaitement envisageablequelesprocesseurssoientunjourprochainincrustésdansnoscorps,nos cerveauxetnosautresorganesvitaux.

3 -Loi de Moore

I-2 Evolution des technologies des CI et leurs caractéristiques Introduction:OnconsidèreMXÓRXUG·OXLqueO·MUULYpHducircuit intégrédansledomaineG·pOHŃPURQLTXHàmarqueruneévolutionau moinsaussiimportantequecellemarquéeparlanaissancedu transistor. IlestalorsdevenupossibleG·MVVRŃLHUdansunseulblocdesilicium deO·RUGUHdemillimètredecôté,descomposantsactifs(diodes, transistors)etpassifs(résistances,capacités). Ilexistedeuxlargesclassificationsdescircuitsintégrés,lescircuits hybridesetlescircuitsmonolithiques.Lescircuitsmonolithiques sontdevenustellementcommunsque,parl'expressioncircuitintégré, onentendplutôtuncircuitmonolithique. I-2 Evolution des technologies des CI et leurs caractéristiques LescircuitsintégrésMonolithiqueveutdired'uneseulepierre,ce quiveutdirequetoutlecircuitestcontenudansunseulmorceau monocristallindesilicium.Leséléments(transistors,résistors, condensateursetdiodes)sontisoléslesunsdesautrespardes