Comment la lithographie est-elle réellement utilisée pour «imprimer» les transistors?

Dans une de mes classes, nous avons survolé la lithographie, mais surtout le côté optique des choses (la limite de diffraction, l'immersion liquide pour augmenter l'angle d'incidence, etc.).

Un point qui n'a jamais été abordé est de savoir comment la lumière dope le silicium et crée un transistor. J'ai essayé de tomber par hasard sur le net , mais chaque article est soit moyen sur ma tête, ou bien trop vague.

En bref, comment un faisceau de lumière focalisé dirigé vers un composé comme le silicium conduit-il à un transistor "imprimé", faute d'un meilleur terme?

Il existe plusieurs étapes, mais le processus de base consiste à utiliser une résine photosensible.

Au début d'une étape du processus, une résine photosensible est "filée" sur la tranche. C'est une chose très littérale, ils font tourner la plaquette tout en faisant couler le polymère sur la surface qui s'étale en une fine couche d'épaisseur précise. Celui-ci est durci puis placé dans une machine photolitographique, qui projette une image sur la tranche qui laisse des images latentes dans le Photoresist (AKA PR).

Le PR est développé (certaines résistances sont négatives et certaines sont positives, ce qui signifie que les zones exposées restent ou les zones exposées sont éliminées). le processus de développement supprime les parties du PR qui doivent être retirées en laissant le motif souhaité.

Le PR peut définir des zones qui sont gravées (enlevées) ou des fenêtres à travers lesquelles les ions sont implantés. L'implantation est le processus par lequel le Si est dopé.

Une fois la zone implantée, le PR restant est retiré et la plaquette est traitée thermiquement pour recuire les dommages de l'implant.

Entre les étapes de lithographie se trouvent des dépôts, des croissances, des gravures, des bains humides, des traitements au plasma, etc.

Pour élaborer sur l'étape de projection (imagerie):

La conception originale d'une micropuce est "dessinée" par un autre moyen (par exemple la microscopie électronique) sur une plaque de verre appelée réticule . Le réticule est imagé sur la résine photosensible avec une réduction (par exemple 4 fois la réduction dans les machines ASML), produisant de minuscules structures. Bien que toutes les étapes de la fabrication d'une puce soient importantes, cette étape d'imagerie est essentielle pour définir la qualité et la taille des caractéristiques de la puce finale, ainsi qu'en termes de complexité et de coût.

Lorsque la technologie est mentionnée avec des nanomètres, il s'agit de la dimension critique (la plus petite taille de caractéristique) créée à cette étape (à condition qu'elle puisse ensuite être "traitée" chimiquement. Actuellement, elle est d'environ 20 nm (par rapport à la longueur d'onde de la lumière visible de 500 nm et au diamètre atomique du silicium de 0,2 nm). En général, plus la dimension critique est petite, plus la puce est rapide et économe en énergie.

Les machines de photolithographie actuelles utilisent une lumière DUV (ultraviolet profond) d'une longueur d'onde de 193 nm. Les machines de la prochaine génération seront basées sur la lumière EUV (ultraviolet extrême) avec une longueur d'onde de 13,5 nm et utiliseront une optique à base de miroir pur dans le vide (car le verre et même l'air absorbent la lumière EUV).

Cette page web (lien volé d'une réponse à cette question ) montre les différentes étapes de création d'un transistor sur une tranche. Très bien expliqué avec des illustrations claires.

Je pense que ce qui vous manque, c'est que la lumière n'est pas utilisée directement pour doper le silicium, elle sert à fabriquer un masque qui protège la partie du silicium qui n'a pas besoin d'être dopée. Le dopage lui-même se fait en exposant la partie non protégée à un gaz qui diffuse dans le silicium.