晶圆制作工艺

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要想造个芯片，首先，你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry。

foundry是铸造厂的意思，是外包的晶圆制造公司。

再放大

cool！我们终于看到一个门电路啦。这是一个NAND Gate（与非门），大概是这样的。

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...

那么晶体管呢？注意，说的是晶体管，但是199X年以后，主要是 mosfet 了，就是 场效应管 了。

仔细看图，看到里面那些白色的点么？那是衬底。

还有一些绿色的边框？那些是active layer（也就是掺杂层）

foundry是怎么做的呢？

大体上可以分为以下几步。

首先搞到一块圆圆的硅晶圆，就是一大块晶体硅，然后打磨得很光滑，一般是圆的。

用紫外线，透过蒙版，照射硅晶圆，被照射到的地方，就会容易被洗掉，没有被照射到的地方，就保持原来的样子。

在硅晶圆，不同的位置，加入不同的杂质。

不同的杂质，根据浓度\位置的不同，就组成了场效应管。

4.1 蚀刻

干蚀刻：之前用光刻出来的形状，其实又很多不是我们需要的，而是为了离子注入而蚀刻的。

现在就要用【离子体】把他们清洗掉，或者是一些，在第一步光刻，先不需要刻出来的结构，这一步进行蚀刻。

湿蚀刻：进一步洗掉，但是用的是试剂，所以叫湿蚀刻。

上面的步骤做完之后，场效应管，就已经被做出来了。

但是以上步骤，一般都不止做一次，很可能需要反反复复地做，以达到要求。

然后慢慢冷却下来，为了让注入的离子，能更好地被启动、被热氧化。

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

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，

12 晶圆测试

13 晶圆打磨

就可以出厂封装了。

别看芯片的体积小，但制造难度非常大，我们一般看到的芯片是小小的一枚，但是在显微镜下，如同街道星罗棋布，整齐有序，其中无数的细节令人惊叹不已。

沙子是我们生活中非常常见的一种物质，它的主要组成成分是石英，也就是二氧化硅（SiO2），沙子中二氧化硅含量高，因此，对于半导体产业来说，沙子是再合适不过的原料了。制作半导体材料所需要的原料是单晶硅，因此，需要先将沙子中的氧去除，从而得到单质硅。所以说原材料是足够的，但是生产过程却异常杂，简要说明一下步骤。

1、对沙子进行脱氧，提取沙子中的硅元素，这也是半导体制造产业的基础元素。

2、硅熔炼 ，通过多脱氧，熔炼，净化得到大晶体，就是大大的一坨，学名叫作硅锭。

3、硅锭切割，把硅锭横向切割成圆形的单个硅片，也就是大家所说的晶圆，晶圆会进行抛光打磨，打磨甚至可以拿出来当镜子用的光滑度。

4、涂胶，在旋转过程中向晶圆上均匀的涂上一层薄薄的胶。

5、光刻、通过光刻机把一个已经设计好芯片电路的芯板上所有的电路图都刻在晶圆上，此时形成了芯片的核心电路图案。

6、掺杂、在真空中向硅中添加其它的元素，以改变这些区域的导电性，这是为了下一步半导体晶体管制造奠定基础。

7、MOS管制造，MOS管是构成芯片门电路的核心，一个芯片有几十亿个这样的晶体管来组成，这一步主要的工艺就是制造MOS晶体管，形成MOS管包括元极，漏极，门极，沟区等在内的原件，然后盖上一层黄色的氧化层，再在最外层再覆盖上一层铜，以便能与晶体管进行电路的连接。最后一道工序就是把它们磨平

8、按照同样的工序制造几十亿个这样的晶体管，晶体管之间通过这些错综复杂的电路相连接，形成一个大型的集成电路。

9、检测、丢弃有瑕疵的内核，这些晶体都是在纳米级别的测试过程中，发现有瑕疵的内核将被抛弃。

10、切割、这样一个晶圆上一次会产生多个芯片内核，现在把它切割成每一个单独的芯片内核，切割后的芯片内核安装在芯片的基座上，这就是一个芯片的成品了。

11、等级测试以及评定、对芯片的最高频率，功耗，发热等进行评价，按照测试结果，评定以不同的型号进行出厂销售。

现在的芯片无处不在，从手机到人工智能再到航空航天，每一项技术都离不开芯片的支撑。虽然看起来这这十一个步骤很简单，但是其中包含的技术和工序等等十分复杂和精细。

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