Fabricarea circuitelor integrate implică un proces de creare a unor straturi de suprafață foarte subțiri de material semiconductor deasupra unui strat de substrat, de obicei realizat din siliciu, care poate fi modificat chimic la nivel atomic pentru a crea funcționalitatea diferitelor tipuri de componente ale circuitului, inclusiv tranzistori, condensatori. , rezistențe și diode. Este un avans față de proiectele anterioare de circuite în care componentele individuale ale rezistențelor, tranzistorilor și altele au fost atașate manual la o placă de conectare pentru a forma circuite complexe. Un proces de fabricare a circuitelor integrate funcționează cu componente care sunt atât de mici încât miliarde dintre ele pot fi create într-o zonă de câțiva centimetri pătrați începând cu 2011, prin diferite procese de fotolitografie și gravare într-o instalație de fabricare a microcipurilor.
Un cip de circuit integrat, sau IC, este literalmente un strat de material semiconductor în care toate componentele circuitului sunt interconectate într-o serie de procese de fabricație, astfel încât toate componentele să nu mai fie nevoie să fie fabricate individual și asamblate ulterior. Cea mai veche formă de circuit integrat cu microcip a fost produsă în 1959 și a fost un ansamblu brut de câteva zeci de componente electronice. Cu toate acestea, sofisticarea fabricării circuitelor integrate a crescut exponențial, cu sute de componente pe cipuri IC până în anii 1960 și mii de componente până în 1969, când a fost creat primul microprocesor adevărat. Circuitele electronice din 2011 au cipuri IC de câțiva centimetri în lungime sau lățime care pot ține milioane de tranzistori, condensatori și alte componente electronice. Microprocesoarele pentru sisteme informatice și modulele de memorie care conțin în mare parte tranzistori sunt cea mai sofisticată formă de cipuri IC din 2011 și pot avea miliarde de componente pe centimetru pătrat.
Deoarece componentele din fabricarea circuitelor integrate sunt atât de mici, singura modalitate eficientă de a le crea este utilizarea unui proces de gravare chimică care implică reacții pe suprafața plachetei de la expunerea la lumină. Se creează o mască sau un tip de model pentru circuit, iar lumina este strălucită prin aceasta pe suprafața plachetei care este acoperită cu un strat subțire de material fotorezistent. Această mască permite ca modelele să fie gravate în fotorezistul, care este apoi copt la o temperatură ridicată pentru a solidifica modelul. Materialul fotorezistent este apoi expus la o soluție de dizolvare care îndepărtează fie regiunea iradiată, fie regiunea mascata a suprafeței, în funcție de dacă materialul fotorezistent este un reactant chimic pozitiv sau negativ. Ceea ce a rămas în urmă este un strat fin de componente interconectate la o lățime a lungimii de undă a luminii utilizate, care poate fi fie lumină ultravioletă, fie raze X.
După mascare, fabricarea circuitelor integrate implică doparea siliciului sau implantarea unor atomi individuali, de obicei, atomi de fosfor sau bor pe suprafața materialului, ceea ce conferă regiunilor locale de pe cristal fie o sarcină electrică pozitivă, fie negativă. Aceste regiuni încărcate sunt cunoscute ca regiuni P și N și, acolo unde se întâlnesc, formează o joncțiune de transmisie pentru a crea o componentă electrică universală cunoscută sub numele de joncțiune PN. Astfel de joncțiuni au o lățime de aproximativ 1,000 până la 100 de nanometri începând cu 2011 pentru majoritatea circuitelor integrate, ceea ce face ca fiecare joncțiune PN să fie de dimensiunea unui globule roșu uman, care este de aproximativ 100 de nanometri în lățime. Procesul de creare a joncțiunilor PN este adaptat chimic pentru a prezenta diferite tipuri de proprietăți electrice, făcând posibil ca joncțiunea să acționeze ca un tranzistor, rezistor, condensator sau diodă.
Datorită nivelului foarte fin al componentelor și conexiunilor dintre componentele de pe circuitele integrate, atunci când procesul se defectează și există componente defecte, întreaga placă trebuie aruncată, deoarece nu poate fi reparată. Acest nivel de control al calității este crescut la un nivel și mai înalt de faptul că majoritatea cipurilor IC moderne din 2011 constau din multe straturi de circuite integrate stivuite unul peste altul și conectate unul la altul pentru a crea cipul final în sine și a-i oferi mai mult. putere de procesare. Straturile de interconectare izolatoare și metalice trebuie, de asemenea, plasate între fiecare strat de circuit, precum și pentru a face circuitul funcțional și fiabil.
Deși multe cipuri respinse sunt produse în procesul de fabricare a circuitelor integrate, cele care funcționează ca produse finale care trec testele electrice și inspecțiile la microscop sunt atât de valoroase încât face procesul extrem de profitabil. Circuitele integrate controlează acum aproape fiecare dispozitiv electronic modern utilizat începând cu 2011, de la computere și telefoane mobile până la electronice de larg consum, cum ar fi televizoare, playere muzicale și sisteme de jocuri. Ele sunt, de asemenea, componente esențiale ale sistemelor de control ale autovehiculelor și aeronavelor și ale altor dispozitive digitale care oferă un nivel de capacitate de programare utilizatorului, variind de la ceasuri cu alarmă digitale la termostate de mediu.