晶圓制作工藝

https://www.zhihu.com/question/26998618?rf=21019431

要想造個芯片,首先,你得畫出來一個長這樣的玩意兒給Foundry。
foundry是鑄造廠的意思,是外包的晶圓制造公司。

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再放大

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cool!我們終于看到一個門電路啦。這是一個NAND Gate(與非門),大概是這樣的。

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A,B是輸入,Y是輸出。

其中藍色的是金屬1層,綠色是金屬2層,紫色是金屬3層,粉色是金屬4層...

那么晶體管呢?注意,說的是晶體管,但是199X年以后,主要是mosfet了,就是場效應管了。

仔細看圖,看到里面那些白色的點么?那是襯底。

還有一些綠色的邊框?那些是active layer(也就是摻雜層)

foundry是怎么做的呢?

大體上可以分為以下幾步。

首先搞到一塊圓圓的硅晶圓,就是一大塊晶體硅,然后打磨得很光滑,一般是圓的。

  1. 濕洗,就是用各種化學試劑,保持硅晶圓表面沒有雜質。

  2. 光刻

用紫外線,透過蒙版,照射硅晶圓,被照射到的地方,就會容易被洗掉,沒有被照射到的地方,就保持原來的樣子。

  1. 離子注入

在硅晶圓,不同的位置,加入不同的雜質。

不同的雜質,根據濃度\位置的不同,就組成了場效應管。

4.1 蝕刻

干蝕刻:之前用光刻出來的形狀,其實又很多不是我們需要的,而是為了離子注入而蝕刻的。

現在就要用【離子體】把他們清洗掉,或者是一些,在第一步光刻,先不需要刻出來的結構,這一步進行蝕刻。

濕蝕刻:進一步洗掉,但是用的是試劑,所以叫濕蝕刻。

上面的步驟做完之后,場效應管,就已經被做出來了。

但是以上步驟,一般都不止做一次,很可能需要反反復復地做,以達到要求。

  1. 等離子沖洗,用較弱的等離子束,轟擊整個芯片

  2. 熱處理,其中又分為

  3. 快速熱退火:就是瞬間把整個片子,通過大功率燈啥的,照到1200攝氏度以上,

然后慢慢冷卻下來,為了讓注入的離子,能更好地被啟動、被熱氧化。

  1. 退火

  2. 熱氧化:制造二氧化硅,也就是場效應管的柵極(gate)

7 化學氣相淀積(CVD):進一步精細處理表面的各種物質

8 物理氣相淀積(PVD):類似,而且可以給敏感部件加coating

9 分子束外延(MBE):如果需要長單晶的話,就需要這個

10 電鍍處理

11 化學/機械表面處理,然后芯片就差不多了,

12 晶圓測試

13 晶圓打磨

就可以出廠封裝了。

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