Come vengono realizzati i transistor microscopici sui microchip?

Come è qualcosa di simile a un microchip che è già piccolo in quanto è in grado di ospitare transistor ancora più piccoli nei milioni a una tale micro-scala? Sembra una tale impresa per la macchina essere in grado di rendere qualcosa di così piccolo e anche funzionale. Forse ci sto pensando troppo o mi manca la comprensione, ma come è possibile creare un transistor così piccolo che non può essere visto ad occhio nudo ma funzione. Quale macchina potrebbe farlo? Soprattutto negli anni '60.

I microchip sono realizzati utilizzando una vasta gamma di fasi del processo. Ci sono fondamentalmente due componenti principali per ogni passaggio: mascherare le aree su cui operare e quindi eseguire alcune operazioni su quelle aree. La fase di mascheramento può essere eseguita con diverse tecniche diverse. Il più comune si chiama fotolitografia. In questo processo, il wafer viene rivestito con uno strato molto sottile di sostanza chimica fotosensibile. Questo strato viene quindi esposto in un modello molto intricato che viene proiettato da una maschera con luce a lunghezza d'onda corta. L'insieme di maschere utilizzate determina il design del chip, sono il prodotto finale del processo di progettazione del chip. La dimensione della funzione che può essere proiettata sul rivestimento fotoresist sul wafer è determinata dalla lunghezza d'onda della luce utilizzata. Una volta esposto, il fotoresist viene sviluppato per esporre la superficie sottostante. Le aree esposte possono essere gestite da altri processi, ad esempio acquaforte, impianto di ioni, ecc. Se la fotolitografia non ha una risoluzione sufficiente, esiste un'altra tecnica che utilizza fasci di elettroni focalizzati per fare la stessa cosa. Il vantaggio è che non sono necessarie maschere poiché la geometria è semplicemente programmata nella macchina, tuttavia è molto più lenta in quanto il raggio (o più raggi) deve tracciare ogni singola caratteristica.

Gli stessi transistor sono costituiti da diversi strati. La maggior parte dei chip in questi giorni sono CMOS, quindi descriverò brevemente come costruire un transistor MOSFET. Questo metodo è chiamato "cancello auto-allineato" poiché il cancello è disposto prima della sorgente e drenato in modo tale da compensare eventuali disallineamenti nel cancello. Il primo passo è posare i pozzetti in cui sono posizionati i transistor. I pozzetti convertono il silicio nel tipo corretto per la costruzione del transistor (è necessario costruire un MOSFET a canale N su silicio di tipo P e un MOSFET a canale P su silicio di tipo N). Questo viene fatto ponendo uno strato di fotoresist e quindi usando l'impianto di ioni per forzare gli ioni nel wafer nelle aree esposte. Quindi l'ossido di gate viene cresciuto sopra il wafer. Sui chip di silicio, l'ossido usato è generalmente biossido di silicio - vetro. Questo viene fatto cuocendo il chip in un forno con ossigeno ad alta temperatura. Quindi uno strato di polisilicio o metallo viene placcato sulla parte superiore dell'ossido. Questo strato formerà il cancello dopo che è stato attaccato. Successivamente, viene posato ed esposto uno strato di fotoresist. Le aree esposte vengono incise via, lasciando le porte del transistor. Successivamente, un altro giro di fotolitografia viene utilizzato per mascherare le regioni per le sorgenti e gli scarichi del transistor. L'impianto di ioni viene utilizzato per creare elettrodi di source e drain nelle aree esposte. L'elettrodo di gate stesso funge da maschera per il canale del transistor, assicurando che la sorgente e lo drain siano drogati esattamente sul bordo dell'elettrodo di gate. Quindi il wafer viene cotto in modo che gli ioni impiantati si muovano leggermente sotto l'elettrodo di gate. Dopodichè,

Ho scavato un paio di video decenti che sono in realtà video educativi e non video PR:

http://www.youtube.com/watch?v=35jWSQXku74

http://www.youtube.com/watch?v=z47Gv2cdFtA

È un processo fotografico, simile in qualche modo a una cinepresa con fasi di esposizione e sviluppo separate. Non devono stampare le caratteristiche nelle dimensioni effettive; possono stamparli in una dimensione che possono gestire e usare gli obiettivi per focalizzare l'immagine sul silicio.