¿Cómo se fabrican los transistores microscópicos en microchips?

Los microchips se fabrican utilizando una amplia variedad de pasos de proceso. Básicamente, hay dos componentes principales en cada paso: enmascarar áreas para operar y luego realizar alguna operación en esas áreas. El paso de enmascaramiento se puede realizar con varias técnicas diferentes. La más común se llama fotolitografía. En este proceso, la oblea se recubre con una capa muy fina de químico fotosensible. Luego, esta capa se expone en un patrón muy intrincado que se proyecta fuera de una máscara con luz de longitud de onda corta. El conjunto de máscaras utilizadas determina el diseño del chip, son el producto final del proceso de diseño del chip. El tamaño de la característica que puede ser proyectado sobre el revestimiento fotorresistente de la oblea está determinado por la longitud de onda de la luz utilizada. Una vez que el fotorresistente está expuesto, se revela para exponer la superficie subyacente. Las áreas expuestas pueden operarse mediante otros procesos, por ejemplo, grabado, implantación de iones , etc. Si la fotolitografía no tiene suficiente resolución, entonces existe otra técnica que usa haces de electrones enfocados para hacer lo mismo. La ventaja es que no se requieren máscaras ya que la geometría simplemente se programa en la máquina, sin embargo, es mucho más lenta ya que el haz (o múltiples haces) debe rastrear cada característica individual.

Los transistores en sí están construidos a partir de varias capas. La mayoría de los chips en estos días son CMOS, por lo que describiré brevemente ibe cómo construir un transistor MOSFET. Este método se denomina método de «puerta autoalineada», ya que la puerta se coloca antes de la fuente y el drenaje para compensar cualquier desalineación en la puerta. El primer paso es colocar los pozos en los que se colocan los transistores. Los pozos convierten el silicio en el tipo correcto para construir el transistor (necesita construir un MOSFET de canal N en silicio de tipo P y un MOSFET de canal P en silicio de tipo N). Esto se hace colocando una capa de fotorresistente y luego usando la implantación de iones para forzar los iones en la oblea en las áreas expuestas. Luego, el óxido de puerta se hace crecer sobre la oblea. En chips de silicio, el óxido utilizado es generalmente dióxido de silicio – vidrio. Esto se hace horneando el chip en un horno con oxígeno a alta temperatura. Luego, una capa de polisilicio o metal se recubre sobre el óxido. Esta capa formará la puerta después de grabarla. A continuación, se coloca una capa fotorresistente y se expone. Las áreas expuestas están grabadas, dejando las puertas del transistor. A continuación, se utiliza otra ronda de fotolitografía para enmascarar las regiones de las fuentes de transistores y drenajes. La implantación de iones se utiliza para crear la fuente y drenar los electrodos en las áreas expuestas. El electrodo de puerta en sí actúa como una máscara para el canal del transistor, asegurando que la fuente y el drenaje estén dopados exactamente hasta el borde del electrodo de puerta. Luego, la oblea se hornea para que los iones implantados se muevan ligeramente por debajo del electrodo de puerta. Después de esto, los transistores están completos y las capas de cableado se construyen una tras otra.

Busqué un par de videos decentes que de hecho son videos educativos y no videos de relaciones públicas:

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

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

Comentarios

• ¿Esencialmente longitudes de onda de luz y la manipulación de iones y cualquier gradiente de eso es la clave para crear microchips?
• Correcto, la luz se usa para proyectar el patrón en la superficie de la oblea, por lo que la longitud de onda debe ser lo suficientemente corta para que las características sean nítidas. Luego, los iones se utilizan para cambiar el carácter del semiconductor para crear todas las uniones pn que hacen que los transistores funcionen.
• Me sorprende lo tangible / inteligible que es la información de esto, usted presenta la información muy bien y le agradezco por eso.

Es un proceso fotográfico, similar en algunos aspectos a una cámara de película con pasos separados de exposición y revelado. No tienen que imprimir las características en tamaño real; pueden imprimirlos en un tamaño que puedan manejar y usar lentes para enfocar esa imagen en el silicio.

Comentarios

• El transistor se crea cuando los haces de luz en forma de transistores brilla sobre las obleas de silicio, ¿es así?
• Básicamente, sí. El proceso se repite varias veces para crear las diferentes características, por lo que ' no hay una imagen " con la forma de un transistor ".
• Y debido a que es ' s fotográfico, literalmente cualquier cosa puede ser una " herramienta de corte ", incluso una mota de polvo o pelusa. Y las tolerancias brutas tienden a ser bastante amplias de todos modos. Por lo tanto, cada dado debe probarse antes de ser empaquetado.
• Según tengo entendido, tienen máquinas de filtrado de aire circulando constantemente por las instalaciones que producen microchips. Estoy perplejo por lo que dijiste " circuitos en su mayoría 2D, pero los componentes son definitivamente 3D ", lo que significa que la placa en sí es, por supuesto, 2D pero cuando se completa el proceso de capas, ' s numerosas estructuras 3D. ¿Cómo es que una exposición a la luz tras otra superpone el circuito si ' es solo una capa de silicio? ¿Es una capa solo el término que se usa para describir las alteraciones consecutivas hechas por diferentes variaciones / manipulaciones de la luz?
• Comienza con silicio, pero diferentes materiales se depositan o crecen en la parte superior, incluido el óxido de puerta (dióxido de silicio cultivado en la oblea en un horno), cable de interconexión de cobre, tungsteno a través de enchufes, etc.