Como a litografia é realmente usada para "imprimir" transistores?

Em uma das minhas aulas, percorremos a litografia, mas principalmente o lado óptico (o limite de difração, imersão em líquido para aumentar o ângulo de incidência, etc.).

Um ponto que nunca foi abordado é como a luz realmente droga o silício e cria um transistor. Tentei tropeçar na rede, mas todo artigo está muito além da minha cabeça ou muito vago.

Em resumo, como um feixe de luz focalizado direcionado a um composto como o silício leva a um transistor "impresso", por falta de um termo melhor?

Existem várias etapas, mas o processo básico é usar um fotorresistente.

No início de uma etapa do processo, um fotorresiste é "girado" para a bolacha. É uma coisa muito literal, eles giram a bolacha enquanto pingam o polímero na superfície que se espalha em uma fina camada de espessura precisa. Isso é curado e depois colocado em uma máquina fotolitográfica, que projeta uma imagem na bolacha que deixa imagens latentes no Photoresist (AKA PR).

O PR é desenvolvido (algumas são resistentes e outras são positivas, o que significa que as áreas expostas ficam ou as áreas expostas são eliminadas). o processo de desenvolvimento remove as partes do PR que devem ser removidas, deixando para trás o padrão desejado.

O PR pode definir áreas gravadas (removidas) ou janelas pelas quais os íons são implantados. Implantar é o processo pelo qual o Si é dopado.

Uma vez implantada a área, o PR restante é removido e a pastilha é tratada termicamente para amenizar os danos ao implante.

Entre as etapas litográficas estão depoimentos, crescimentos, gravuras, banhos úmidos, tratamentos com plasma etc.

Para elaborar a etapa de projeção (imagem):

O design original de um microchip é "desenhado" por outros meios (por exemplo, microscopia eletrônica) em uma placa de vidro chamada retículo . O retículo é gravado no fotorresistente com redução (por exemplo, redução de 4 vezes em máquinas ASML), produzindo estruturas minúsculas. Embora todas as etapas na fabricação de um chip sejam importantes, essa etapa de criação de imagens é essencial para definir a qualidade e o tamanho do recurso do chip final, e também em termos de complexidade e custo.

Quando a tecnologia é mencionada em nanômetros, trata-se da dimensão crítica (menor tamanho de recurso) criada nesta etapa (desde que possa ser "processada" quimicamente). Atualmente, ela fica em torno de 20 nm (compare com o comprimento de onda da luz visível de 500 nm e até o diâmetro atômico do silício de 0,2 nm). Normalmente, quanto menor a dimensão crítica, mais rápido e com maior eficiência energética é o chip.

As máquinas de fotolitografia atuais usam luz DUV (ultravioleta profunda) de comprimento de onda de 193 nm. As máquinas da próxima geração serão baseadas na luz EUV (ultravioleta extrema) com comprimento de onda de 13,5 nm e usarão pura óptica baseada em espelho no vácuo (porque o vidro e até o ar absorvem a luz EUV).

Esta página da web (link roubado de uma resposta a esta pergunta ) mostra as diferentes etapas para criar um transistor em uma bolacha. Muito bem explicado com ilustrações claras.

Eu acho que o que você está perdendo é que a luz não é usada diretamente para dopar o silício, é usada para fazer uma máscara que protege a parte do silício que não precisa ser dopada. O doping em si é feito expondo a parte desprotegida a algum gás que difunde no silício.