No es gran cosa realmente. Primero obtienes un montón de silicio. Un cubo de arena de playa ordinaria contiene un suministro de por vida si vas a hacer tus propias fichas. Hay mucho silicio en este planeta, pero en su mayoría está tan molestamente ligado al oxígeno. Tienes que romper esos enlaces, descartar las cosas que no sean de silicio y luego refinar lo que queda.
Necesitas silicio muy muy puro para hacer chips útiles. Simplemente fundir el óxido de silicio en silicio elemental no está lo suficientemente cerca. El cubo de arena era principalmente dióxido de silicio, pero habrá pequeños trozos de otros minerales, trozos de conchas de caracol (carbonato de calcio), excremento de perro y cualquier otra cosa. Algunos de los elementos de este material terminarán en la mezcla de silicio fundido. Para deshacerse de esto, hay varias formas, la mayoría de las cuales tienen que ver con permitir con mucho cuidado que el silicio cristalice a la temperatura y velocidad correctas. Eso termina empujando la mayoría de las impurezas frente al límite de cristalización. Si hace esto suficientes veces, una cantidad suficiente de impurezas será empujada hacia un extremo del lingote, y el otro extremo podría ser lo suficientemente puro. Para estar seguro, agitas un pez muerto sobre él durante la luna llena mientras piensas solo pensamientos puros. Si luego resulta que tus chips no son buenos, entonces una posibilidad es que hayas estropeado este paso usando las especies incorrectas para peces o que tus pensamientos no fueran lo suficientemente puros. Si es así, repita desde el paso uno.
Una vez que tenga silicio cristalino puro, entonces casi habrá terminado, solo otros 100 pasos más o menos para que todo tenga que ser correcto. Ahora corta tu silicio puro en obleas. Tal vez eso se pueda hacer con una sierra de mesa o algo así. Verifique con Sears para ver si venden cuchillas de corte de lingotes de silicio.
A continuación, pule las obleas para que estén muy muy lisas. Todas las cosas ásperas de la hoja de sierra de mesa deben desaparecer. Preferiblemente desciéndalo a una longitud de onda más o menos de luz. Ah, y no dejes oxígeno en la superficie abierta. Tendrás que inundar tu sótano con un poco de gas inerte y contener la respiración durante mucho tiempo mientras terminas el pulido.
Luego diseñas el chip. Eso es solo conectar un grupo de puertas en una pantalla y ejecutar algún software. Gaste unos cientos de k $ o gane los suyos si tiene unos 10s de años-hombre gratis. Probablemente pueda hacer un sistema de diseño básico, pero tendrá que robar algunos secretos comerciales para poder hacer cosas realmente buenas. Las personas que descubrieron los algoritmos realmente inteligentes gastaron muchos M $ haciéndolo, por lo que no quieren dar todos los bits geniales de forma gratuita.
Una vez que tenga el diseño, deberá imprimirlo en máscaras. Eso es igual que la impresión regular, excepto por unos pocos órdenes de magnitud con detalles más finos.
Después de tener las máscaras para las distintas capas y los pasos de fotolitografía, debe exponerlas en la oblea. Primero, aplique la fotorresistencia, asegurándose de que tenga un grosor uniforme dentro de una fracción de la longitud de onda de la luz que usará. Luego expones y desarrollas la resistencia. Eso deja resistencia sobre algunas áreas de su oblea y no sobre otras, al igual que la máscara especificada. Para cada capa que desea acumular, grabar o difundir en el chip, aplica productos químicos especiales, generalmente gases, a temperaturas y tiempos controlados con mucha precisión. Ah, y no olvide alinear las máscaras para cada capa en la misma ubicación en la oblea a unos 100 nm o más. Necesitas manos realmente firmes para eso. No hay café ese día. Ah, y recuerda, no hay oxígeno.
Después de una docena de pasos de máscara, sus chips están casi listos. Ahora, probablemente deberías probar cada uno para descubrir cuáles golpean las impurezas o se equivocan. No tiene sentido ponerlos en paquetes. Necesitará algunas sondas de alcance realmente muy pequeñas para eso. Trate de no respirar mientras sostiene una docena de sondas en sus objetivos dentro de unos pocos µm en las almohadillas especiales que diseñó en los chips para ese propósito. Si ya ha realizado el paso de pasivación, puede hacerlo en una atmósfera de oxígeno y respirar ahora.
Casi termino. Ahora corta la oblea en papas fritas, teniendo cuidado de tirar las que encontró anteriormente no eran buenas. Tal vez pueda separarlos o verlos, pero, por supuesto, no puede tocar la parte superior de la oblea.
Ahora tiene los chips, pero aún necesita conectarse a ellos de alguna manera. Soldar con silicio causaría un gran desorden, y los soldadores no tienen puntas lo suficientemente finas de todos modos. Por lo general, utiliza cables de enlace de oro muy delgados que están soldados por puntos entre las almohadillas del chip y el interior de las clavijas de cualquier paquete que decida usar. Dé una palmada en la parte superior y aplique suficiente epoxi para asegurarse de que permanezca cerrado.
Ahí, eso no es tan malo, ¿verdad?