Como são feitos os transistores microscópicos nos microchips?

Como é algo como um microchip que já é pequeno, pois é capaz de abrigar transistores ainda menores aos milhões em uma escala tão micro? Parece uma façanha que a máquina consiga criar algo tão pequeno e também funcional. Talvez eu esteja pensando demais sobre isso ou não entendo, mas como é possível criar um transistor tão pequeno que não possa ser visto a olho nu, mas funcione. Que máquina poderia fazer isso? Especialmente nos anos 60.

Os microchips são feitos usando uma grande variedade de etapas do processo. Existem basicamente dois componentes principais para cada etapa - mascarar áreas para operar e, em seguida, executar alguma operação nessas áreas. A etapa de mascaramento pode ser realizada com várias técnicas diferentes. O mais comum é chamado fotolitografia. Nesse processo, a bolacha é revestida com uma camada muito fina de produto químico fotossensível. Essa camada é então exposta em um padrão muito complexo, projetado de uma máscara com luz de comprimento de onda curto. O conjunto de máscaras usadas determina o design do chip, eles são o produto final do processo de design do chip. O tamanho do recurso que pode ser projetado no revestimento fotorresistente da bolacha é determinado pelo comprimento de onda da luz usada. Depois que o fotorresistente é exposto, ele é desenvolvido para expor a superfície subjacente. As áreas expostas podem ser operadas por outros processos - por exemplo, ataque químico, implantação de íons etc. Se a fotolitografia não tiver resolução suficiente, existe outra técnica que utiliza feixes de elétrons focados para fazer a mesma coisa. A vantagem é que não são necessárias máscaras, pois a geometria é simplesmente programada na máquina, porém é muito mais lenta, pois a viga (ou vigas múltiplas) deve traçar cada recurso individual.

Os próprios transistores são construídos a partir de várias camadas. Atualmente, a maioria dos chips é CMOS, então descreverei brevemente como construir um transistor MOSFET. Esse método é chamado de método 'portão auto-alinhado', pois o portão é colocado antes da fonte e drenado, de modo que qualquer desalinhamento no portão seja compensado. O primeiro passo é estabelecer os poços nos quais os transistores são colocados. Os poços convertem o silício no tipo correto para a construção do transistor (você precisa construir um MOSFET de canal N em silício tipo P e um MOSFET de canal P em silício tipo N). Isso é feito estabelecendo uma camada de fotorresiste e, em seguida, usando o implante de íons para forçar íons para dentro da bolacha nas áreas expostas. Então o óxido do portão é cultivado em cima da bolacha. Nos chips de silício, o óxido usado é geralmente dióxido de silício - vidro. Isso é feito assando o chip em um forno com oxigênio a alta temperatura. Em seguida, uma camada de polissilício ou metal é revestida sobre o óxido. Essa camada formará o portão depois de gravada. Em seguida, uma camada fotorresiste é colocada e exposta. As áreas expostas são gravadas, deixando os portões do transistor. Em seguida, outra rodada de fotolitografia é usada para mascarar as regiões das fontes e drenos dos transistores. O implante de íons é usado para criar a fonte e drenar os eletrodos nas áreas expostas. O próprio eletrodo de porta atua como uma máscara para o canal do transistor, garantindo que a fonte e o dreno sejam dopados exatamente na borda do eletrodo de porta. Em seguida, a bolacha é assada para que os íons implantados trabalhem levemente sob o eletrodo da porta. Depois disto,

Desenterrei alguns vídeos decentes que são de fato vídeos educacionais e não de relações públicas:

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

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

É um processo fotográfico, semelhante em alguns aspectos a uma câmera de filme com etapas separadas de exposição e desenvolvimento. Eles não precisam imprimir os recursos no tamanho real; eles podem imprimi-los em um tamanho que possam manusear e usar lentes para focar essa imagem no silício.