Chapitre 1 : Notions de base sur les semi-conducteurs

001 Semiconducteur, un matériau intermédiaire entre les conducteurs et les isolants

002 Divers semi-conducteurs ① Types de semi-conducteurs

003 Semiconducteurs divers ② Semiconducteur représentatif « Silicium »

004 Trois types de silicium solide : monocristallin, polycristallin et amorphe

005 Porteurs de charge dans les semi-conducteurs en silicium ①

« silicium de type n », où les électrons libres portent une charge

006 Porteurs de charge dans les semi-conducteurs en silicium ②

Le silicium de type P, où les trous transportent des charges électriques.

007 Mouvement des électrons et des trous dans les semi-conducteurs

Bandes d'énergie et théorie des ceintures ①

008 Le mouvement des électrons ou des trous dans les semi-conducteurs « énergie »

« Groupe » et « Théorie des groupes » ②

009 Semi-conducteurs avancés aux propriétés différentes de celles du silicium

Un « semi-conducteur composé » composé de deux ou plusieurs types d'éléments

COLONNE Semi-conducteurs à base d'oxydes et semi-conducteurs organiques

Chapitre 2 Dispositifs semi-conducteurs

010 Un « élément de résistance » constitué d'un semi-conducteur électriquement résistif qui a la propriété d'empêcher le flux d'électricité.

011 Un « condensateur » constitué d'un semi-conducteur qui stocke temporairement des charges

Jonction PN 012, un dispositif qui conduit le courant dans un seul sens.

diode

013 Photodiode, un dispositif semi-conducteur qui convertit la lumière en électricité

014 Dispositif semi-conducteur convertissant l'électricité en lumière

diode

015 Dispositifs semi-conducteurs optiques pour la communication ou le traitement de l'information

laser à semi-conducteur

016 Qu'est-ce qu'un transistor ? Types typiques de transistors

Transistor MOS à canal N de type 017 à porteurs d'électrons

Transistor MOS à porteurs de trous de type canal P 018

019 Configuration des circuits des appareils mobiles CMOS

transistor JFET à jonction pn 020

021 Transistor à grille Schottky MESFET

022 Transistor à électrons et trous Transistor bipolaire

La naissance du transistor COLONNE

Chapitre 3 : Circuits intégrés semi-conducteurs - Logique

023 Composants et câblage sur substrats semi-conducteurs

Circuit intégré (CI)

024 Différences dans les structures, les substrats et les signaux des différents circuits intégrés

025 Nombre de composants par puce en fonction de la densité d'intégration

Classification des circuits intégrés MOS

026 Classification des circuits intégrés MOS selon leur fonction de fonctionnement

027 Fondements mathématiques des circuits logiques Algèbre de Boole

028 Composants de base des circuits logiques

Circuit de porte ① Circuit NON

029 Composants de base des circuits logiques

Circuit de porte ② Circuit OU

030 Composants de base des circuits logiques

Circuit de porte ③ Circuit ET

031 Circuit d'addition Circuit d'addition

Circuit de soustraction 032

Circuit de comparaison de la taille du signal 033

Circuit de comparaison et circuit d'adaptation

034 Circuit intégré (CI) Cerveau de l'ordinateur MPU

035 Circuit intégré de fonction micro-ordinateur (MCU)

036 Processeur spécialisé de traitement numérique du signal (DSP)

037 Circuit intégré d'application et utilisateur ASIC

038 Circuit logique de changement de fonction utilisateur

Logique programmable « PLD »

039 Système CI CI avec fonctions système

040 Œil électronique CI CCD

COLONNE La première calculatrice numérique

Chapitre 4 : Circuits intégrés semi-conducteurs – Mémoire

041 Circuits de mémoire de données temporaires : bascules et registres

042 Structure du semi-conducteur de mémoire d'information

043 Mémoire principale de l'ordinateur (mémoire DRAM)

Mémoire SRAM haute vitesse 044 ne nécessitant pas d'opération de rétention de mémoire

045 Étape de fabrication Saisie de données Masque de mémoire ROM

Mémoire flash 046 conservée même lorsque l'alimentation est coupée

047 Augmenter la capacité avec le même nombre de cellules de mémoire

mémoire à valeurs multiples

Le principe fondamental de la miniaturisation des colonnes : la « loi d'échelle ».

Chapitre 5 Développement et conception de circuits intégrés

048 Processus de développement des circuits intégrés : de l’étude de marché à l’expédition

049 Système de conception hiérarchique des circuits intégrés : de la conception à l’implantation

050 Normes de conception relatives aux dimensions et à l'emplacement des composants CI

051 Conception de la structure et des caractéristiques électriques des circuits intégrés

052 Conception du processus de fabrication de circuits intégrés

CHRONIQUE La segmentation de l'industrie de la fabrication de puces semi-conductrices

Chapitre 6 : Comment fabriquer des plaquettes de silicium

053 Le silicium, un élément largement présent dans la croûte terrestre

054 Procédé de réduction, de conversion et de distillation du silicium polycristallin

055 Croissance de tiges de silicium monocristallin par la méthode de croissance CZ

056 Découpe et fraisage de barres monocristallines et traitement de plaquettes

057 Procédé de piégeage pour l'élimination des impuretés métalliques

058 Évolution des plaquettes de silicium : épitaxies et SOI

COLONNE Caractéristiques requises pour les plaquettes de silicium

Chapitre 7 : Fabrication de circuits intégrés ① - Processus préliminaire

059 Aperçu du processus de fabrication des circuits intégrés : pré- et post-processus

060 Première étape du processus avant la formation du dispositif ① FEOL

061 La première partie du processus avant la formation du dispositif ② FEOL

062 BEOL (Arrière de la ligne) avant le processus de formation du fil

Procédé de fabrication de couches minces (063) pour la formation de couches minces conductrices, isolantes et semi-conductrices

064 Technologie de transfert de motifs de masque Lithographie

065 Gravure pour l'élimination de la corrosion du film de matériau

066 Technologie d'ajout d'impuretés conductrices : diffusion thermique et implantation ionique

067 Intégration de diverses technologies de traitement thermique,

Refusion, recuit

068 Planarisation de surface de plaquettes par CMP

069 Nettoyage par lavage de plaquettes

070 Sélection des puces défectueuses, inspection et découpe des plaquettes

COLONNE Salle blanche

Chapitre 8 : Fabrication de circuits intégrés ② - Post-traitement

071 Découpe : découpe de chips une à une dans une gaufrette

Montage sur puce en boîtier 072

073 Liaison par fil de connexion entre l'électrode de la puce et la borne du boîtier

074 Moulage d'emballage de puces

075 Traitement des bornes d'emballage et placage des conducteurs d'identification des circuits intégrés,

Formation du plomb, notation historique

076 Type de boîtier : élément et surface traversants (TH)

CMS (Composant de petite et moyenne taille)

077 Processus d'inspection et de sélection de la forme et des caractéristiques des circuits intégrés

Fiabilité et tests accélérés des circuits intégrés de colonne

Chapitre 9 : Technologie des semi-conducteurs de pointe

078 Plaquette de silicium de grand diamètre, diamètre de la plaquette 450 mm

079 Amélioration de la vitesse des transistors MOS grâce à une « technologie du silicium modifiée »

080 Nouvelle structure de transistor MOS

081 L'avenir de la technologie lithographique

① Exposition par immersion et double structuration

082 L'avenir de la technologie lithographique

② Exposition aux ultraviolets extrêmes (EUV)

083 L'avenir de la technologie lithographique

③ Sans masque (ML2) et nano-impression

084 Réalisation d'une mémoire de fonction universelle

① Technologie candidate pour la mémoire fonctionnelle

085 Réalisation d'une mémoire de fonction universelle

② Mémoire ferroélectrique et mémoire magnétique

086 Réalisation d'une mémoire de fonction universelle

③ Mémoire à changement de phase et mémoire à changement de résistance

087 Percée grâce à l'introduction de nouveaux matériaux

① Film isolant de grille à constante diélectrique élevée et électrode de grille métallique

Percée grâce à l'introduction de nouveaux matériaux

②Film de capacité haute performance DRAM et film isolant intermédiaire à faible constante diélectrique

CHRONIQUE « Plus de Moore » et « Plus que Moore »

Les semi-conducteurs, surnommés « le riz de l'industrie moderne »,
Que savons-nous ?

Les semi-conducteurs sont considérés comme si importants, non seulement en Corée mais aussi dans le monde entier, qu'on les surnomme le « riz de l'industrie moderne ». Ils sont devenus un produit indispensable à l'industrie moderne, au point même de provoquer des conflits industriels entre pays. On en parle quotidiennement dans les médias et les articles, mais les ouvrages consacrés aux semi-conducteurs restent difficiles à trouver.
Avant tout, ce livre aborde les semi-conducteurs d'une manière facilement compréhensible par tous, dans le but de fournir des explications aussi simples et conviviales que possible.
Nous présenterons les différentes caractéristiques du silicium, matériau semi-conducteur représentatif, ainsi que les dispositifs exploitant ses propriétés. Nous aborderons également le processus de fabrication et les domaines d'application. Enfin, nous examinerons les avancées majeures en matière de développement des semi-conducteurs et les perspectives d'avenir.

Rêvant d'un bond en avant pour l'industrie des semi-conducteurs

Les semi-conducteurs, matériau clé du développement de la civilisation scientifique et technologique moderne, prennent une importance croissante dans la société de l'information et des communications actuelle, et les capacités de l'industrie des semi-conducteurs exercent une influence si puissante qu'elles deviennent une mesure du pouvoir.
En conséquence, l'auteur a écrit ce livre pour offrir à un public plus large une vue d'ensemble plus accessible des principes de base des semi-conducteurs, en particulier du silicium et des circuits intégrés (CI), qui dominent la vie des gens dans le monde entier.

Les semi-conducteurs se situent dans la catégorie intermédiaire entre les conducteurs et les isolants lorsqu'on classe les matériaux selon leur conductivité électrique.
À l'état pur, il est semblable à un isolant, mais sa conductivité électrique peut être augmentée par l'ajout d'impuretés ou par d'autres manipulations.
Grâce à ces propriétés, ils sont utilisés pour contrôler le courant selon les besoins, et le silicium est principalement utilisé comme matériau semi-conducteur.
Le silicium est un élément très courant, avec un nombre de Clarke de 25,8 %, ce qui en fait le deuxième élément le plus abondant sur Terre après l'oxygène à 49,5 %.

Ce livre s'attache d'abord à expliquer les concepts de base des semi-conducteurs.
Nous allons découvrir ce que sont les semi-conducteurs, quelles sont leurs propriétés, comment ils fonctionnent, les types et les structures des circuits intégrés, le processus de fabrication proprement dit, ainsi que les domaines et les usages dans lesquels ils sont utilisés.
Enfin, nous concluons par un aperçu des évolutions en cours dans le domaine des semi-conducteurs et des perspectives d'avenir.

J’espère que grâce à ce livre, les lecteurs pourront facilement comprendre les semi-conducteurs en général et nourrir un peu plus d’espoir quant à l’avenir de l’industrie des semi-conducteurs.

Une histoire en trois dimensions, facile à comprendre, sur les semi-conducteurs

Ce livre utilise activement des images et des schémas pour fournir une compréhension tridimensionnelle des informations relatives aux semi-conducteurs, un domaine relativement spécialisé, afin que même les non-spécialistes puissent facilement les comprendre.
Tout d'abord, le premier chapitre explique les différentes caractéristiques du silicium, un semi-conducteur élémentaire représentatif.
En outre, nous évoquons brièvement la théorie des bandes, qui est à la base de la théorie des semi-conducteurs.
Ensuite, nous étudierons les composants passifs et actifs, notamment la résistance électrique, qui exploite les différentes propriétés des semi-conducteurs.
Vous trouverez ici une brève explication des caractéristiques électriques des dispositifs semi-conducteurs, ainsi que des dispositifs émetteurs et récepteurs de lumière.
Ensuite, nous expliquerons la logique qui effectue les calculs numériques ou les opérations logiques dans les circuits intégrés semi-conducteurs (CMOS-IC).
Nous étudierons également la mémoire volatile et la mémoire non volatile, qui sont des dispositifs de mémoire à semi-conducteurs capables de stocker des informations et de les récupérer en cas de besoin.

En explorant cet ouvrage, vous découvrirez les divers processus et méthodes de développement de produits liés à la fabrication de semi-conducteurs. Dès la conception et le développement des circuits intégrés, le livre aborde la fabrication des plaquettes de silicium, les étapes de pré- et post-fabrication, ainsi que les technologies et techniques fondamentales de chaque domaine.
Paradoxalement, les progrès constants de la technologie des semi-conducteurs ont fait émerger de nombreux obstacles technologiques.
Pour pallier ces limitations, l'ouvrage se conclut par un examen des travaux de recherche et de développement en cours sur de nouveaux matériaux, de nouvelles structures et de nouveaux procédés dans le domaine de pointe des semi-conducteurs.