Fabrikasi sirkuit terpadu melibatkan proses pembuatan lapisan permukaan yang sangat tipis dari bahan semikonduktor di atas lapisan substrat, biasanya terbuat dari silikon, yang dapat diubah secara kimia pada tingkat atom untuk menciptakan fungsionalitas berbagai jenis komponen sirkuit, termasuk transistor, kapasitor , resistor, dan dioda. Ini adalah kemajuan dari desain sirkuit sebelumnya di mana masing-masing komponen resistor, transistor, dan lainnya dilekatkan dengan tangan ke papan tempat memotong roti penghubung untuk membentuk sirkuit yang kompleks. Proses fabrikasi sirkuit terpadu bekerja dengan komponen yang sangat kecil sehingga miliaran komponen dapat dibuat di area beberapa sentimeter persegi pada 2011, melalui berbagai proses litografi foto dan etsa di fasilitas fabrikasi microchip.
Sirkuit terpadu, atau IC, chip secara harfiah adalah lapisan bahan semikonduktor di mana semua komponen sirkuit saling berhubungan dalam satu rangkaian proses manufaktur sehingga semua komponen tidak perlu lagi diproduksi secara individual dan dirakit nanti. Bentuk paling awal dari sirkuit terpadu microchip diproduksi pada tahun 1959 dan merupakan perakitan mentah dari beberapa lusin komponen elektronik. Kecanggihan fabrikasi sirkuit terpadu meningkat secara eksponensial, dengan ratusan komponen pada chip IC pada 1960-an, dan ribuan komponen pada 1969 ketika mikroprosesor pertama diciptakan. Sirkuit elektronik pada 2011 memiliki chip IC dengan panjang atau lebar beberapa sentimeter yang dapat menampung jutaan transistor, kapasitor, dan komponen elektronik lainnya. Mikroprosesor untuk sistem komputer dan modul memori yang sebagian besar berisi transistor adalah bentuk chip IC yang paling canggih pada tahun 2011, dan dapat memiliki miliaran komponen per sentimeter persegi.
Karena komponen dalam fabrikasi sirkuit terpadu sangat kecil, satu-satunya cara efektif untuk membuatnya adalah dengan menggunakan proses etsa kimia yang melibatkan reaksi pada permukaan wafer dari paparan cahaya. Sebuah topeng atau semacam pola dibuat untuk sirkuit, dan cahaya bersinar melalui itu ke permukaan wafer yang dilapisi dengan lapisan tipis bahan photoresist. Topeng ini memungkinkan pola untuk diukir ke dalam photoresist wafer yang kemudian dipanggang pada suhu tinggi untuk memperkuat pola. Bahan photoresist kemudian diekspos ke larutan pelarut yang menghilangkan baik daerah yang disinari atau daerah permukaan yang ditutupi tergantung pada apakah bahan photoresist adalah reaktan kimia positif atau negatif. Apa yang tertinggal adalah lapisan halus dari komponen yang saling berhubungan dengan lebar panjang gelombang cahaya yang digunakan, yang dapat berupa sinar ultraviolet atau sinar-x.
Setelah masking, fabrikasi sirkuit terpadu melibatkan doping silikon atau implantasi atom individu biasanya atom fosfor atau boron ke permukaan material, yang memberikan daerah lokal pada kristal baik muatan listrik positif atau negatif. Daerah bermuatan ini dikenal sebagai daerah P dan N, dan, di mana mereka bertemu, mereka membentuk sambungan transmisi untuk membuat komponen listrik universal yang dikenal sebagai sambungan PN. Sambungan semacam itu memiliki lebar sekitar 1,000 hingga 100 nanometer pada 2011 untuk sebagian besar sirkuit terpadu, yang membuat setiap sambungan PN seukuran sel darah merah manusia, yang lebarnya kira-kira 100 nanometer. Proses pembuatan sambungan PN dirancang secara kimiawi untuk menunjukkan berbagai jenis sifat listrik, sehingga sambungan tersebut memungkinkan untuk bertindak sebagai transistor, resistor, kapasitor, atau dioda.
Karena tingkat komponen yang sangat halus dan koneksi antar komponen pada sirkuit terpadu, ketika proses rusak dan ada komponen yang rusak, seluruh wafer harus dibuang karena tidak dapat diperbaiki. Tingkat kontrol kualitas ini ditingkatkan ke tingkat yang lebih tinggi dengan fakta bahwa sebagian besar chip IC modern pada tahun 2011 terdiri dari banyak lapisan sirkuit terintegrasi yang ditumpuk satu sama lain dan terhubung satu sama lain untuk membuat chip akhir itu sendiri dan memberikannya lebih banyak. kekuatan pemrosesan. Lapisan interkoneksi isolasi dan logam juga harus ditempatkan di antara setiap lapisan sirkuit, serta membuat sirkuit berfungsi dan andal.
Meskipun banyak chip penyortiran diproduksi dalam proses fabrikasi sirkuit terpadu, chip yang berfungsi sebagai produk akhir yang lulus pengujian listrik dan inspeksi mikroskop sangat berharga sehingga membuat proses tersebut sangat menguntungkan. Sirkuit terpadu sekarang mengontrol hampir setiap perangkat elektronik modern yang digunakan pada 2011, mulai dari komputer dan ponsel hingga elektronik konsumen seperti televisi, pemutar musik, dan sistem permainan. Mereka juga merupakan komponen penting dari sistem kontrol mobil dan pesawat terbang dan perangkat digital lainnya yang menawarkan tingkat kemampuan pemrograman kepada pengguna, mulai dari jam alarm digital hingga termostat lingkungan.