半导体知识：芯片里面几千万的晶体管是怎么弄上去的？完全平方公式和平方差公式
ID:Eastjunwei
来源：内容来自「中国半导体论坛」，谢谢。
要想造个芯片, 首先, 你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry (外包的晶圆制造公司)
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我们终于看到一个门电路啦! 这是一个NAND Gate(与非门), 大概是这样:
A, B 是输入, Y是输出.
其中蓝色的是金属1层, 绿色是金属2层, 紫色是金属3层, 粉色是金属4层...
那晶体管(更正, 题主的'晶体管' 自199X年以后已经主要是 MOSFET, 即场效应管了 ) 呢?
召集的意思仔细看图, 看到里面那些白色的点吗? 那是衬底, 还有一些绿色的边框? 那些是Active Layer (也即掺杂层.)
然后Foundry是怎么做的呢? 大体上分为以下几步:
首先搞到一块圆圆的硅晶圆, (就是一大块晶体硅, 打磨的很光滑, 一般是圆的)
图片按照生产步骤排列. 但是步骤总结单独写出.
1、湿洗 (用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)
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2、光刻 (用紫外线透过蒙版照射硅晶圆, 被照到的地方就会容易被洗掉, 没被照到的地方就保持原样. 于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案. 注意, 此时还没有加入杂质, 依然是一个硅晶圆. )
3、 离子注入 (在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质, 不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管.)
4.1、干蚀刻 (之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的,而是为了离子注入而蚀刻的. 现在就要用等离子体把他们洗掉, 或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构, 这一步进行蚀刻).
4.2、湿蚀刻 (进一步洗掉, 但是用的是试剂, 所以叫湿蚀刻).--- 以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦~ 但是以上步骤一般都不止做一次, 很可能需要反反复复的做, 以达到要求. ---
5、等离子冲洗 (用较弱的等离子束轰击整个芯片)
6、热处理, 其中又分为:
6.1、快速热退火 (就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)
6.2、退火
6.3、热氧化 (制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate) )
cisa证书7、化学气相淀积(CVD), 进一步精细处理表面的各种物质
8、物理气相淀积 (PVD), 类似, 而且可以给敏感部件加coating
青春兵荒马乱9、分子束外延 (MBE) 如果需要长单晶的话就需要这个..
10、电镀处理
11、化学/机械 表面处理然后芯片就差不多了, 接下来还要:
12、晶圆测试
13、晶圆打磨就可以出厂封装了.我们来一步步看:
就可以出厂封装了.我们来一步步看:
离婚都需要什么手续和证件1、上面是氧化层, 下面是衬底(硅) -- 湿洗
2、一般来说, 先对整个衬底注入少量(10^10 ~ 10^13 / cm^3) 的P型物质(最外层少一个电子), 作为衬底 -- 离子注入
3、先加入Photo-resist, 保护住不想被蚀刻的地方 -- 光刻
4、上掩膜! (就是那个标注Cr的地方. 中间空的表示没有遮盖, 黑的表示遮住了.) -- 光刻
5、紫外线照上去... 下面被照得那一块就被反应了 -- 光刻
6、撤去掩膜. -- 光刻
7、把暴露出来的氧化层洗掉, 露出硅层(就可以注入离子了) -- 光刻
8、把保护层撤去. 这样就得到了一个准备注入的硅片. 这一步会反复在硅片上进行(几十次甚至上百次). -- 光刻
9、然后光刻完毕后, 往里面狠狠地插入一块少量(10^14 ~ 10^16 /cm^3) 注入的N型物质就做成了一个N-well (N-井) -- 离子注入
10、用干蚀刻把需要P-well的地方也蚀刻出来. 也可以再次使用光刻刻出来. -- 干蚀刻
11、上图将P-型半导体上部再次氧化出一层薄薄的二氧化硅. -- 热处理
12、用分子束外延处理长出的一层多晶硅， 该层可导电 -- 分子束外延
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