Les technologies des mémoires électroniques
Les modules mémoires utilisés en informatique et en électronique ne sont pas tous identiques en raison des besoins spécifiques auxquels ils sont destinés. Par exemple, les mémoires flash exploitent une technologie de transistor à grille flottante pour pouvoir maintenir l'information suffisamment longtemps (100 ans). Quant à l'Eprom, elle est constituée de fusibles qui permettent l'effacement des informations. Cependant, pour la plupart des dispositifs électroniques, la mémoire est une matrice constituée d'un transistor afin de permettre la lecture et l'écriture des données et d'un condensateur pour le stockage des informations binaires (0 ou 1). Cette technologie de condensateur a été remplacée plus tard par un système de portes logiques, notamment avec le développement des systèmes d'intégration des pièces électroniques. Avec la technologie Cmos, les puces mémoires sont élaborées essentiellement avec du silicium. Toutefois, d'autres matériaux comme l'arséniure de gallium, l'aluminium et le cuivre sont également utilisés pour la construction de ces composants électroniques.
Le principe d'élaboration des puces mémoires
Il existe deux catégories principales de mémoires, notamment les mémoires statiques et celles dynamiques. Les mémoires statiques sont essentiellement fabriquées à l'aide de transistors tandis que les mémoires dynamiques exploitent les technologies des portes logiques. C'est également dans cette famille que se retrouvent la plupart des puces mémoires à caractère numérique. Lors de l'élaboration d'une puce mémoire, le Die est encapsulé dans un boîtier de forme rectangulaire ou carrée, comportant des broches sur les côtés pour les connexions extérieures. Le Die est une pièce en silicium qui intègre les composants des mémoires (transistor, résistance, diode...) et qui sera découpée avant d'être encapsulée dans le boîtier. Cette puce sera par la suite installée par brasage ou encore enfichée grâce à un support sur une carte imprimée. En fonction de son utilisation, un module mémoire peut disposer d'une ou de plusieurs puces. Dans ce dernier cas, les puces mémoires seront placées successivement sur un même circuit imprimé.
La photolithogravure
En raison de leur taille relativement réduite, les puces mémoires sont fabriquées en usine à l'aide de machines automatisées. La photolithographie est la technologie de fabrication la plus courante et elle consiste à délimiter la surface allouée aux composants sur le substrat semi-conducteur. Lors de cette gravure, les motifs créés seront directement des zones actives pour les composants de la puce mémoire, c'est-à-dire que ces motifs seront les grilles, les sources et les drains des transistors. Par ailleurs, ces motifs peuvent également être des jonctions pour le cas des puces mémoires. La photolithogravure offre l'avantage de pouvoir intégrer des milliers de composants microscopiques sur une très petite surface. En outre, elle permet également d'organiser plusieurs couches de gravure sur une seule plaquette de silicium.
Les étapes de fabrication de la puce mémoire
La première étape de la fabrication de la puce mémoire consiste à préparer la couche pour la gravure. Pour ce faire, la surface du wafer est recouverte d'une couche d'oxyde avant d'être enduite d'un vernis photosensible. Le dessin du circuit est ensuite transféré sur le vernis photosensible grâce à un masque soumis à un rayon ultraviolet. Par ailleurs, les surfaces non recouvertes de vernis photosensibles seront dissoutes avec un solvant. Lors de la gravure, les parties de l'oxyde de silicium qui ne sont pas recouvertes de vernis seront creusées grâce à un agent corrosif. L'étape finale consiste à doper la couche et pour ce faire, des ions métalliques, encore appelés dopants, sont insérés dans les tranchées creusées lors de la gravure afin de rendre l'oxyde de silicium conducteur. Lors de cette étape, le restant de vernis est enlevé avec un solvant spécifique. Ces étapes sont ensuite répétées autant de fois qu'il y a de couches au niveau de la puce mémoire.
La finition de la puce mémoire
Lors de la phase de finition, un film métallique est déposé à l'endroit de contact entre le circuit et les broches extérieures. Le wafer est ensuite découpé pour obtenir les Die, puis ces derniers seront encapsulés dans des boîtiers individuels et reliés aux broches extérieures. L'étape finale consiste au test de la puce mémoire, non seulement pour vérifier si la mémoire est fonctionnelle, mais aussi pour tester la solidité des soudures et la performance du module.
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