Produkcja obwodów scalonych obejmuje proces tworzenia bardzo cienkich warstw powierzchniowych materiału półprzewodnikowego na warstwie podłoża, zwykle wykonanej z krzemu, który może być chemicznie zmieniany na poziomie atomowym, aby stworzyć funkcjonalność różnych typów komponentów obwodów, w tym tranzystorów, kondensatorów , rezystory i diody. Jest to postęp w stosunku do poprzednich projektów obwodów, w których poszczególne elementy rezystorów, tranzystorów i innych elementów były ręcznie mocowane do płytki stykowej, tworząc złożone obwody. Proces wytwarzania układów scalonych działa z komponentami, które są tak małe, że od 2011 r. można stworzyć miliardy z nich na powierzchni kilku centymetrów kwadratowych za pomocą różnych procesów fotolitografii i trawienia w zakładzie produkującym mikroukłady.
Układ scalony lub układ scalony to dosłownie warstwa materiału półprzewodnikowego, w której wszystkie komponenty obwodu są połączone w ramach jednej serii procesów produkcyjnych, dzięki czemu wszystkie komponenty nie muszą być już produkowane pojedynczo i później montowane. Najwcześniejsza forma układu scalonego z mikroprocesorem została wyprodukowana w 1959 roku i była prymitywnym zespołem kilkudziesięciu elementów elektronicznych. Jednak zaawansowanie wytwarzania układów scalonych rosło wykładniczo dzięki setkom komponentów w układach scalonych do lat 1960. XX wieku i tysiącom komponentów do 1969 r., kiedy powstał pierwszy prawdziwy mikroprocesor. Od 2011 roku obwody elektroniczne mają układy scalone o długości lub szerokości kilku centymetrów, które mogą pomieścić miliony tranzystorów, kondensatorów i innych elementów elektronicznych. Mikroprocesory do systemów komputerowych i modułów pamięci, które zawierają głównie tranzystory, są najbardziej zaawansowaną formą układów scalonych od 2011 roku i mogą mieć miliardy komponentów na centymetr kwadratowy.
Ponieważ komponenty do produkcji układów scalonych są tak małe, jedynym skutecznym sposobem ich tworzenia jest zastosowanie procesów trawienia chemicznego, które obejmują reakcje na powierzchni płytki pod wpływem światła. Dla obwodu tworzona jest maska lub rodzaj wzoru, przez który pada światło na powierzchnię wafla, która jest pokryta cienką warstwą materiału fotorezystu. Ta maska umożliwia wytrawianie wzorów na wafelkowej fotomasce, która jest następnie wypalana w wysokiej temperaturze w celu utrwalenia wzoru. Materiał fotorezystu jest następnie wystawiany na działanie roztworu rozpuszczającego, który usuwa napromieniowany obszar lub zamaskowany obszar powierzchni, w zależności od tego, czy materiał fotorezystu jest dodatnim, czy ujemnym reagentem chemicznym. Pozostaje cienka warstwa połączonych ze sobą elementów o szerokości długości fali użytego światła, które może być promieniowaniem ultrafioletowym lub rentgenowskim.
Po maskowaniu, wytwarzanie układu scalonego polega na domieszkowaniu krzemu lub wszczepianiu pojedynczych atomów, zwykle atomów fosforu lub boru, w powierzchnię materiału, co daje lokalnym obszarom na krysztale dodatni lub ujemny ładunek elektryczny. Te naładowane regiony są znane jako regiony P i N, a tam, gdzie się spotykają, tworzą złącze transmisyjne, tworząc uniwersalny element elektryczny znany jako złącze PN. Takie złącza mają około 1,000 do 100 nanometrów szerokości od 2011 roku dla większości układów scalonych, co sprawia, że każde złącze PN ma wielkość ludzkiej krwinki czerwonej, która ma około 100 nanometrów szerokości. Proces tworzenia złącz PN jest dostosowany chemicznie, aby wykazywać różne rodzaje właściwości elektrycznych, dzięki czemu złącze może działać jako tranzystor, rezystor, kondensator lub dioda.
Ze względu na bardzo dokładny poziom komponentów i połączeń między komponentami w układach scalonych, gdy proces załamie się i pojawią się wadliwe elementy, cały wafel należy wyrzucić, ponieważ nie można go naprawić. Ten poziom kontroli jakości został podniesiony na jeszcze wyższy poziom dzięki temu, że większość nowoczesnych układów scalonych od 2011 roku składa się z wielu warstw obwodów scalonych ułożonych jeden na drugim i połączonych ze sobą, aby stworzyć sam ostateczny układ i dać mu więcej moc obliczeniowa. Warstwy izolacyjne i metalowe połączenia muszą być również umieszczone pomiędzy każdą warstwą obwodu, jak również aby obwód był funkcjonalny i niezawodny.
Chociaż wiele odrzuconych chipów jest wytwarzanych w procesie wytwarzania obwodów scalonych, te, które działają jako produkty końcowe, które przechodzą testy elektryczne i inspekcje mikroskopowe, są tak cenne, że sprawiają, że proces jest bardzo opłacalny. Układy scalone kontrolują obecnie prawie każde nowoczesne urządzenie elektroniczne używane od 2011 roku, od komputerów i telefonów komórkowych po elektronikę użytkową, taką jak telewizory, odtwarzacze muzyczne i systemy gier. Są one również niezbędnymi elementami systemów sterowania samochodami i samolotami oraz innych urządzeń cyfrowych, które oferują użytkownikowi poziom możliwości programowania, od cyfrowych budzików po termostaty środowiskowe.