统统都要从富含硅的沙子开始提及,为什么是硅?硅是自然界一种范例的半导体,它的状态介于绝缘体和导体之间,可以通过掺杂工艺改变导电性,这就给了我们利用它来制造晶体管的机会。
把沙子和碳一起置入坩炉进行冶炼,可以提取出纯度99%的硅,但这还不足,须要的是纯度更高的超纯硅。把纯硅连续加热成液体硅,然后用一根苗条的单晶硅放入个中作为勾引,按照一定的速率缓慢提拉,硅原子会在单晶硅的表面沉积,提拉完成,是一个纯度达到99.9999的单晶锭。
从芯片制造的角度,只能算完成了第一步,得到的单晶锭实际是这样一个两头呈锥形的硅棒。接下来将硅棒切割成一个一个的薄片,就得到了所说的晶圆。晶圆便是用来制作芯片的"画布",直径常日在100毫米到300毫米之间。
这块"画布"在利用之前要前辈行打磨,然后在表面形成一层氧化膜,再涂上一层光刻胶,在"画布"上"画画"的过程便是光刻。光刻是芯片制造过程中最精密的一个步骤,它实在便是根据芯片设计图在晶圆上画呈现实电路的过程。
·光刻的第一步是曝光,光刻机发出的紫外线通过芯片设计图对应的掩膜照射到晶圆片上,晶圆上被曝光部分的光刻胶会发生软化、溶解,这时利用显影液可将软化的部分去除,光刻胶层呈现出与掩膜相同的图案。
接下来进行蚀刻,利用离子束对晶圆片进行轰击,晶圆上未被保护的部分也被挖出坑来,芯片的设计图又被完全复制到了晶圆表面。光刻完成,可以开始真正的电路制作了。
先通过离子注入改变硅的导电性,在晶圆上形成须要的各种二极管、三极管、CMOS、电阻啥的,晶体管就做成了。然后在晶圆表面电镀一层铜,根据设计完成晶体管之间的连接,全体电路图就形成了。
末了将多余的铜抛光掉,磨光晶圆表面,这一层电路加工完成。实际芯片里会有很多层这样的电路,这也好办,从光刻到末了抛光这个过程,反复多次进行就可以了。
完成各层电路的制作后,我们就得到一个布满电路的晶圆,看看这片发光的晶圆片,还是很有造诣感的。接下来对晶圆进行切割,把晶圆片切成一个个独立的芯片,每个芯片再经由末了一步封装,一枚完全的芯片就出身了。
当然在出厂之前,每一个芯片都要经由严格的测试,合格的芯片才会终极落到电路板上实际利用。
以上便是一枚芯片制造的全过程,把稳这是一个范例的制造流程,并不是唯一做法,很多环节有其他实现方法。这个过程中,最核心、最繁芜、最受关注的还是光刻。
下一篇我们将先容光刻的基本事理,记得加个关注,千万不要错过!
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