¿Cómo se hacen los transistores microscópicos en microchips?

¿Cómo es algo así como un microchip que ya es pequeño, ya que es capaz de albergar millones de transistores aún más pequeños a una microescala? Parece una gran hazaña para la máquina poder hacer algo tan pequeño y funcional. Tal vez estoy pensando demasiado en esto o me falta comprensión, pero ¿cómo es posible crear un transistor tan pequeño que no pueda verse a simple vista sino que funcione? ¿Qué máquina podría hacer esto? Especialmente en los años 60.

Los microchips se fabrican utilizando una gran variedad de pasos de proceso. Básicamente, hay dos componentes principales en cada paso: enmascarar las áreas para operar y luego realizar algunas operaciones en esas áreas. El paso de enmascaramiento se puede hacer con varias técnicas diferentes. La más común se llama fotolitografía. En este proceso, la oblea se recubre con una capa muy delgada de producto químico fotosensible. Esta capa se expone en un patrón muy complejo que se proyecta desde 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 se puede proyectar sobre el revestimiento fotorresistente en la oblea está determinado por la longitud de onda de la luz utilizada. Una vez que se expone la fotoprotección, se desarrolla para exponer la superficie subyacente. Las áreas expuestas pueden ser operadas por otros procesos, por ejemplo, grabado, implantación de iones, etc. Si la fotolitografía no tiene suficiente resolución, entonces existe otra técnica que utiliza 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 haces múltiples) debe trazar cada característica individual.

Los transistores mismos están formados por varias capas. La mayoría de los chips en estos días son CMOS, por lo que describiré brevemente cómo construir un transistor MOSFET. Este método se llama el método de 'puerta autoalineada' ya que la puerta se coloca antes de la fuente y se drena para que cualquier desalineación en la puerta sea compensada. El primer paso es establecer 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 tipo P y un MOSFET de canal P en silicio tipo N). Esto se hace colocando una capa de fotorresistencia y luego usando implantación de iones para forzar los iones a la oblea en las áreas expuestas. Luego, el óxido de la puerta se cultiva encima de la oblea. En los 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, se coloca una capa de polisilicio o metal sobre el óxido. Esta capa formará la puerta después de grabarla. A continuación, se coloca una capa fotorresistente y se expone. Las áreas expuestas se graban, dejando las puertas del transistor. A continuación, se utiliza otra ronda de fotolitografía para enmascarar las regiones para las fuentes y drenajes de transistores. La implantación de iones se usa para crear la fuente y drenar electrodos en las áreas expuestas. El electrodo de puerta en sí mismo actúa como una máscara para el canal del transistor, asegurando que la fuente y el drenaje se dopen exactamente en el borde del electrodo de puerta. Luego, la oblea se hornea para que los iones implantados trabajen ligeramente debajo del electrodo de la compuerta. Después de este,

Desenterré 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

Es un proceso fotográfico, similar en algunos aspectos a una cámara de película con exposición separada y pasos de desarrollo. 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.