¿Cómo se usa realmente la litografía para "imprimir" transistores?

En una de mis clases, examinamos la litografía, pero principalmente el lado óptico de las cosas (el límite de difracción, la inmersión líquida para aumentar el ángulo de incidencia, etc.).

Un punto que nunca se cubrió es cómo la luz realmente impregna el silicio y crea un transistor. Traté de tropezar en la red, pero cada artículo está muy por encima de mi cabeza o es demasiado vago.

En resumen, ¿cómo un rayo de luz enfocado dirigido a un compuesto como el silicio conduce a un transistor "impreso", a falta de un término mejor?

Hay varios pasos, pero el proceso básico es que use una fotorresistencia.

Al comienzo de un paso del proceso, una fotorresistencia se "hila" sobre la oblea. Es una cosa muy literal, hacen girar la oblea mientras gotean el polímero sobre la superficie que se extiende en una capa delgada de espesor preciso. Esto se cura y luego se coloca en una máquina fotolitográfica, que proyecta una imagen en la oblea que deja imágenes latentes en el Photoresist (AKA PR).

El PR se desarrolla (algunas resistencias son negativas y otras son positivas, lo que significa que las áreas expuestas permanecen o las áreas expuestas se eliminan). El proceso de desarrollo elimina las partes del RP que se eliminarán dejando el patrón deseado.

El RP puede definir áreas que están grabadas (eliminadas) o ventanas a través de las cuales se implantan iones. La implantación es el proceso a través del cual se dopa el Si.

Una vez que se implanta el área, se retira el PR restante y la oblea se trata térmicamente para recortar el daño del implante.

Entre los pasos litográficos se encuentran deposiciones, crecimientos, grabados, baños húmedos, tratamientos con plasma, etc.

Para elaborar sobre el paso de proyección (imagen):

El diseño original de un microchip se "dibuja" por otros medios (por ejemplo, microscopía electrónica) en una placa de vidrio llamada retícula . La retícula se visualiza en la fotorresistencia con reducción (p. Ej., Reducción 4 veces mayor en máquinas ASML), produciendo pequeñas estructuras. Si bien todos los pasos para hacer un chip son importantes, este paso de imagen es crítico para definir la calidad y el tamaño de la característica del chip final, y también en términos de su complejidad y costo.

Cuando se menciona la tecnología con nanómetros, se trata de la dimensión crítica (tamaño de característica más pequeño) creada en este paso (siempre que pueda ser "procesada" químicamente. Actualmente es de alrededor de 20 nm (en comparación con la longitud de onda de luz visible de 500 nm y al diámetro atómico de silicio de 0.2 nm). Por lo general, cuanto más pequeña es la dimensión crítica, más rápido y más eficiente es el chip.

Las máquinas de fotolitografía actuales usan luz DUV (ultravioleta profunda) de longitud de onda de 193 nm. Las máquinas de la próxima generación se basarán en luz EUV (ultravioleta extrema) con una longitud de onda de 13.5 nm y usarán ópticas puras basadas en espejos en el vacío (porque el vidrio e incluso el aire absorben la luz EUV).

Esta página web (enlace robado de una respuesta a esta pregunta ) muestra los diferentes pasos para crear un transistor en una oblea. Muy bien explicado con ilustraciones claras.

Creo que lo que falta es que la luz no se usa directamente para dopar el silicio, se usa para hacer una máscara que protege la parte del silicio que no tiene que doparse. El dopaje en sí se realiza exponiendo la parte desprotegida a algún gas que se difunde en el silicio.