W jaki sposób litografia jest używana do „drukowania” tranzystorów?

Na jednej z moich zajęć omijaliśmy litografię, ale głównie optyczną stronę rzeczy (granica dyfrakcji, zanurzenie w cieczy w celu zwiększenia kąta padania itp.).

Jednym z zagadnień, który nigdy nie był omawiany, jest to, w jaki sposób światło rzeczywiście domieszkuje krzem i tworzy tranzystor. Starałem się potknie się po sieci, ale każdy artykuł jest albo droga nad moją głową, lub zbyt ogólnikowe.

Krótko mówiąc, w jaki sposób skupiona wiązka światła skierowana na związek podobny do krzemu prowadzi do „drukowanego” tranzystora, z braku lepszego terminu?

Istnieje wiele kroków, ale podstawowy proces polega na użyciu fotorezystu.

Na początku etapu procesu fotorezyst jest „obracany” na opłatek. To bardzo dosłowna rzecz: wirują opłatek, jednocześnie ociekając polimerem na powierzchnię, która rozkłada się na cienką warstwę o precyzyjnej grubości. Jest on utwardzany, a następnie umieszczany w maszynie fotolitograficznej, która wyświetla obraz na waflu, który pozostawia utajone obrazy w module fotorezystu (AKA PR).

PR jest rozwijany (niektóre odporności są negatywne, a niektóre pozytywne, co oznacza, że ​​odsłonięte obszary pozostają lub odsłonięte obszary są eliminowane). proces rozwoju usuwa części PR, które mają zostać usunięte, pozostawiając pożądany wzór.

PR może definiować obszary, które są trawione (usuwane) lub okna, przez które jony są wszczepiane. Wszczepianie to proces, w którym domieszkowany jest Si.

Po wszczepieniu obszaru pozostały PR jest usuwany, a płytka jest poddawana obróbce termicznej w celu wyżarzania uszkodzenia implantu.

Pomiędzy etapami lito są odkłady, narośla, trawienie, kąpiele mokre, zabiegi plazmowe itp.

Aby rozwinąć etap projekcji (obrazowania):

Oryginalna konstrukcja mikroczipa jest „rysowana” za pomocą innych środków (np. Mikroskopii elektronowej) na szklanej płytce zwanej siatką . Siatka jest obrazowana na fotorezystie z redukcją (np. 4-krotna redukcja w maszynach ASML), tworząc małe struktury. Chociaż wszystkie etapy tworzenia układu scalonego są ważne, ten etap obrazowania ma kluczowe znaczenie przy określaniu jakości i wielkości funkcji końcowego układu, a także pod względem jego złożoności i kosztu.

Kiedy wspomina się o technologii z nanometrami, chodzi o wymiar krytyczny (najmniejszy rozmiar cechy) utworzony na tym etapie (pod warunkiem, że można go następnie „przetworzyć” chemicznie. Obecnie wynosi około 20 nm (w porównaniu do długości fali światła widzialnego 500 nm) do średnicy atomowej krzemu wynoszącej 0,2 nm). Zazwyczaj im mniejszy jest wymiar krytyczny, tym szybszy i bardziej energooszczędny jest chip.

Obecne maszyny do fotolitografii wykorzystują światło DUV (głębokie ultrafiolet) o długości fali 193 nm. Maszyny nowej generacji będą oparte na świetle EUV (ultrafiolet ultrafioletowy) o długości fali 13,5 nm i będą wykorzystywać czystą lustrzaną optykę w próżni (ponieważ szkło, a nawet powietrze pochłania światło EUV).

Ta strona internetowa (link skradziony z odpowiedzi na to pytanie ) pokazuje różne etapy tworzenia tranzystora na waflu. Bardzo dobrze wyjaśnione z jasnymi ilustracjami.

Myślę, że brakuje ci tego, że światło nie jest używane bezpośrednio do domieszkowania krzemu, służy do stworzenia maski, która chroni część krzemu, która nie musi być domieszkowana. Sam domieszkowanie odbywa się poprzez wystawienie niezabezpieczonej części na działanie gazu rozpraszającego się w krzemie.