从熵的角度来看，芯片算是宇宙中极致低熵的范例代表了。想想 一把沙子在自然状态下组合多少次才能成为芯片呢，概率上讲，靠近于无穷大了。（关于熵的深度解析看我"大众年夜众号里之前的一篇文章）
上一篇文章我们从沙子讲到了硅片，现在我们连续这趟向着极致低熵的旅程。从工业流程的角度讲一讲若何将切割打磨好的硅片变为芯片。
芯片的生产是一个涉及到一系列关键程序的繁芜处理过程，上面这张图是一个范例的CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体，一样平常用于基本存储芯片，而后也被用于感光元件）的生产流程（从左上角的赤色箭头开始），比较与现在动辙几百亿晶体管的CPU，已算是最低级的规模了，但其生产实行的处理程序就已经达到了70多步了，而当代CPU规模的工艺流程则是数百上千个以上了。
上图中左侧有一系列芯片制造的关键程序：扩散（掺杂）、薄膜（或者叫沉积、镀膜）、光刻、刻蚀等等。
若何从白板硅片变为芯片？便是将这些关键程序犹如积木一样，在不同规模的芯片制造流程中组合实行。
当然，想要把这个制造过程记得像“若何做红烧肉”那么形象，就随我一同稍稍深入的理解这些关键程序，妖怪都藏在细节里哦。
把稳：由于芯片制造的每个程序都涉及大量理论和技能细节，把每个问题都搞清楚是不可能的，这次我们还是聚焦到制造流程这条主线上，讲清楚一些脉络，否则面面俱到就会会深陷个中云里雾里了。
一、程序1：表面处理（洗濯）芯片制造的过程被称为超大规模集成电路工艺（ULSI，Ultra Large Scale Integration），洗濯是一个频度极高的程序，基本上每一个单链（光刻、刻蚀）完成后都要进行洗濯，对硅片的洗濯须要用到很多高纯度的化学品，如高纯度的去离子水、异丙醇（C₃H₈O）的湿法洗濯，随着技能的迭代，发展出了干洗和气洗工艺，由于这个步骤的浸染和过程比较随意马虎理解，这里不再赘述。
二、程序2：氧化氧化的目的是要在硅片的表面天生一层薄薄的二氧化硅层，有什么用呢？
看下上面这张图是二种不同的场效应晶体管。，左边的被称为平面金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET)，右边是近年来高端制程芯片用到的鳍式场效应晶体管（FinFET)，普通点讲，便是中间多了一道乃至几道棱子（中间的灰色部分），不管是哪种类型的晶体管，其构造中都会有一个叫做氧化层的区域（图中的黄色部分，一样平常为二氧化硅）。氧化便是为了天生这层膜。
场效应晶体管是超大、甚大规模集成电路（芯片）的“细胞”，作为场效应晶体管的构成区域，氧化层必须很薄而且绝缘性很好。二氧化硅是空想的电绝缘材料（每厘米电阻高达近2亿亿欧姆），在后续的扩散（掺杂）步骤中，它可以很好的阻挡离子进入它的下方区域，从而起到一种掩膜的浸染。
总之，氧化的目的为了天生绝缘层、掩膜、隔离层，其余还可以浸染物理应力的缓冲层、保护器件的钝化层。
详细若何氧化，当然是用氧气了，详细的实现细节这里就不再赘述了，上图便是进行硅片氧化的“硅片氧化炉”，有水平和垂直两种，常日6英寸以下的硅片都用水平式的，8英寸以上的用垂直式。
三、关键程序3：光刻接着来到芯片制造的关键技能：光刻
作甚光刻？光刻技能是借助光刻胶，在特定光源照射下进行曝光，再通过显影、刻蚀等步骤，将掩膜上的图形转移到衬底上的技能。
嗯，大略说来，有点像我那会上学时利用的老式幻灯机，将一张幻灯放在台子上，然后打光投在白板上。
光刻的大要过程如上图示意。从左上开始，将设计好的芯片图纸（掩膜板）缩小投影到光刻胶上，经由曝光、显影得到了胶质的芯片图纸，再经刻蚀，去胶完成一个完全程序。（看不大明白没紧要，后面有我做的动图和详细过程）
（NO.1）涂光刻胶常日的办法是旋涂，过程如上图，被涂的表面可能是硅也可能是氧化硅或者别的金属沉积层。
光刻胶里的紧张身分是对光敏感的高分子化合物树脂，此外还含有增感剂。其紧张特性是光照后光刻胶就会发生光分解（或者聚合硬化），为下一步的显影做准备。
衡量光刻胶的性能的紧张指标常日包括：分辨率(resolution)、图形边缘的粗糙度(LER)与敏感度(photo-speed)，它决定了光刻工艺中所能形成的最小尺寸的有用图像。
讲到光刻胶，你会听到 G 线光刻胶、I 线光刻胶、KrF 光刻胶和、ArF 光刻胶和EUV光刻胶平分类，这些符号对应了不同的光波波长以及不同的制程（对照上面的图），常日来讲，EUV光刻胶的技能壁垒最高，比如，光刻胶受到光照后都会放气，为了担保不会对晶圆造成污染，EUV光刻胶的放气速率就被限定在了一个极低的水平。
节省光刻胶是一个主要课题，由于光刻胶很昂贵，光刻厂商会通过各种不同的方法来节省，这对付大批量生产尤为主要。一个范例的集成电路制造厂每周均匀流片是 30000 片。每个晶圆均匀要经由 30 道光刻工艺。如果每次涂胶节约 0.5ml，就意味着每周节省 450L 的光刻胶，也便是140万公民币。（参考干系的市场价格，以ARF光刻胶为例，每升的价格为3157元）
（NO.2）对准曝光好了，我们先看上图的动图，视频来自镜头巨子蔡司公司，一看就明白，便是这样曝光的。这种曝光办法被称为投影式曝光，也是目前主流制程所利用的曝光办法。运动事情的办法也被称为步进扫描，最上面设计好的一层芯片的图纸被称为掩膜。
光刻是通过光刻机完成的，而曝光系统便是光刻机的核心尖端设备之一，上图为光刻机曝光模式示意图，早期采取的是打仗式，目前的主流制程则采取的是投影式。但这只是个示意图，实际光的产生和光路要比这个繁芜。
如上图，ASML最尖真个光刻机采取的则是反射式曝光。为什么呢？我先卖个关子，实际上，不仅仅是曝光办法发生了转变那么大略，我们接着往下看，等我揭晓答案。
光刻机的另一个核心尖端系统便是工件台。
上面这张动图，这两个动的很快的装置被称作：晶圆工件台（双工，最早的双工工件台是ASML2000年研制发布的）。也便是把须要光刻的晶圆放在这上面进行光刻，左边的卖力光刻前的检讨和校准等准备事情，右边卖力曝光。
上面这张动图演示的是极紫外光刻机利用的反射式掩膜工件台的事情，将掩膜版（或者叫设计图）缩印到晶圆的光刻胶上，肉眼可见的高速与高精度。
晶圆工件台和掩膜工件台有着惊人的运动加速度和精度，技能壁垒极高。比如：..................
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