芯片制造过程(科普版)

news2024/9/22 11:30:41

tip:是搬运过来的,vx公众号:胖虎说可科普(感觉它的视频也是不知道哪里搞过来的,bushi)

目录

  • 1 芯片结构
  • 2 制造过程
    • 2.1 晶圆的制造
    • 2.2 晶圆的加工
    • 2.3 掩膜电路
    • 2.4 光刻
    • 2.5 离子注入
    • 2.6 切割 封装等
  • 最后 记录一下编写过程:

1 芯片结构

这是一块芯片,放大,看到迷宫一样的线路
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线路远远不止一层,每层都错综复杂,再放大就能!看到晶体管。
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一块芯片里有260亿个这样的晶体管,最先进的芯片已经能装900亿个晶体管了,那芯片是怎么造出来的呢?
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2 制造过程

2.1 晶圆的制造

先把石英砂制成多晶硅,加热让它熔化,
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再让它生长成纯度达到999…999的单晶硅,
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然后掐头去尾,切割成硅片,再抛光打磨出镜面就造出了晶圆,
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12寸晶圆的直径是300毫米,跟一口锅差不多,能切出230个芯片来。
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但它的厚度只有0.75毫米,非常脆弱。
加工的时候要用晶圆盒装起来,运到晶圆厂的各个机器走流程,每次进出机器,都要机械手轻轻地拍拿放,整个过程没有工人接触,保持绝对的干净。
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2.2 晶圆的加工

加工前要先清洁晶圆,先用去离子水清洗(是叫啥忘记了,标记一下),
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再用气体来干燥,
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然后放在高温下,通入氧气,让晶圆表面形成一层二氧化硅保护层,这样制造芯片的材料就准备了。
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2.3 掩膜电路

接下来要用光,把电路图刻到芯片表面(把电路图复制到光刻胶上),
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先在晶圆中心滴上光刻胶,然后高速旋转,用离心力让光刻胶分布均匀,
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浅浅烘烤一下,
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帮助光刻胶附着,送进光刻机,

2.4 光刻

准备一张光掩模,刻着电路图的玻璃遮光板,
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一张光掩模就要30万美元,制造一块芯片需要80张不同的光掩膜,(好贵好贵),
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这组透镜可以把光掩膜上的图案缩小4倍,再投射到芯片上,光的分辨率决定了芯片能做多小, 顶级的光刻机要2亿美元一台,
在这里插入图片描述然后用紫外光照射晶圆,光刻胶见光死,被照射到的胶很容易脱落,而没被照射的留了下来,形成了跟光掩膜一样的电路图,就像盖章一样, 在晶圆上盖230个章,很快,就形成了230个电路图,然后用去离子水和显影液一洗,让已经见光死的胶脱落,露出电路图,
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再烘烤一次,让晶圆上残留的光刻胶变硬,接着就照着电路图刻蚀出电路,把晶圆泡到溶剂里,没有光刻胶保护的地方会被腐蚀掉,严格控制溶剂成分和浸泡时间,就能刻出指定深度的沟儿,跟光掩模上的电路图一模一样,
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如果不刻蚀晶圆而是表面喷膜,或者让它自己长出一层膜,那没有光刻胶保护的地方厚度就会增加,就好像用遮板来喷字一样。
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薄膜一共有三种,金属,绝缘体(氧化物),还有硅的结晶层,每种都用不同的工艺来沉积。
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2.5 离子注入

纯硅导电性差,往晶圆里注入金属离子,才能实现电流和信号的传递,形成正真的电路,
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注入离子的时候会破坏晶格,注入之后要顺手修复。
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沉积和离子注入之前,也要用光刻机刻画出电路图,这就是为什么光刻机如此重要,
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这只是完成了一层,而芯片一共有80层,
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重复上面的步骤80次,每次结束的时候都要清洗晶圆,
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这才能形成80层堆叠起来的导电或绝缘层,每一层都有设计好的线路图案。
用电镜检查晶体管的结构,标记出有缺陷的部分,
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2.6 切割 封装等

把晶圆切割成小方块,
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最后完成封装,
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价格高达10万块的芯片就制作好了
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最后 记录一下编写过程:

v1:文字稿
v2:截图、标号
v3:分成不同部分 加目录

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