Comment sont fabriqués les transistors microscopiques sur micropuces?

Comment est quelque chose comme une micropuce qui est déjà petite car elle est capable de loger des millions de transistors encore plus petits à une telle micro-échelle? Cela semble être un exploit pour une machine de pouvoir fabriquer quelque chose de si petit et aussi fonctionnel. Peut-être que je réfléchis trop ou que je ne comprends pas, mais comment est-ce possible de créer un transistor si petit qui ne peut pas être vu à l'œil nu mais qui fonctionne. Quelle machine pourrait faire ça? Surtout dans les années 60.

Les micropuces sont fabriquées en utilisant une très grande variété d'étapes de processus. Il y a essentiellement deux composants principaux à chaque étape - masquer les zones sur lesquelles opérer, puis effectuer certaines opérations sur ces zones. L'étape de masquage peut être effectuée avec plusieurs techniques différentes. La plus courante est appelée photolithographie. Dans ce processus, la tranche est recouverte d'une très fine couche de produit chimique photosensible. Cette couche est ensuite exposée dans un motif très complexe qui est projeté hors d'un masque avec une lumière de courte longueur d'onde. L'ensemble des masques utilisés détermine la conception des puces, ils sont le produit ultime du processus de conception des puces. La taille de la caractéristique qui peut être projetée sur le revêtement de résine photosensible sur la tranche est déterminée par la longueur d'onde de la lumière utilisée. Une fois la résine photosensible exposée, elle est ensuite développée pour exposer la surface sous-jacente. Les zones exposées peuvent être opérées par d'autres processus - par exemple la gravure, l'implantation ionique, etc. Si la photolithographie n'a pas une résolution suffisante, alors il existe une autre technique qui utilise des faisceaux d'électrons focalisés pour faire la même chose. L'avantage est qu'aucun masque n'est requis car la géométrie est simplement programmée dans la machine, mais elle est beaucoup plus lente car le faisceau (ou plusieurs faisceaux) doit tracer chaque caractéristique individuelle.

Les transistors eux-mêmes sont constitués de plusieurs couches. La plupart des puces de nos jours sont CMOS, donc je vais décrire brièvement comment construire un transistor MOSFET. Cette méthode est appelée méthode de «porte auto-alignée» car la porte est placée devant la source et le drain de sorte que tout désalignement dans la porte soit compensé. La première étape consiste à fixer les puits dans lesquels les transistors sont placés. Les puits convertissent le silicium en un type correct pour la construction du transistor (vous devez construire un MOSFET à canal N sur du silicium de type P et un MOSFET à canal P sur du silicium de type N). Cela se fait en déposant une couche de résine photosensible, puis en utilisant l'implantation ionique pour forcer les ions dans la tranche dans les zones exposées. Ensuite, l'oxyde de grille se développe sur le dessus de la plaquette. Sur les puces de silicium, l'oxyde utilisé est généralement du dioxyde de silicium - verre. Cela se fait en faisant cuire la puce dans un four avec de l'oxygène à haute température. Ensuite, une couche de polysilicium ou de métal est plaquée sur le dessus de l'oxyde. Cette couche formera la porte une fois gravée. Ensuite, une couche de résine photosensible est déposée et exposée. Les zones exposées sont gravées, laissant les grilles du transistor. Ensuite, un autre cycle de photolithographie est utilisé pour masquer les régions des sources et des drains des transistors. L'implantation ionique est utilisée pour créer les électrodes de source et de drain dans les zones exposées. L'électrode de grille elle-même agit comme un masque pour le canal du transistor, garantissant que la source et le drain sont dopés exactement au bord de l'électrode de grille. Ensuite, la tranche est cuite de sorte que les ions implantés se frayent un chemin légèrement sous l'électrode de grille. Après ça,

J'ai déterré quelques vidéos décentes qui sont en fait des vidéos éducatives et non des vidéos de relations publiques:

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

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

C'est un processus photographique, similaire à certains égards à un appareil photo argentique avec des étapes distinctes d'exposition et de développement. Ils n'ont pas besoin d'imprimer les fonctionnalités en taille réelle; ils peuvent les imprimer dans une taille qu'ils peuvent manipuler et utiliser des lentilles pour concentrer cette image sur le silicium.