芯片是怎么制作的 芯片是如何制作的

1、晶片材料

硅片的成分是硅，硅由石英砂精制而成。硅片经硅元素（99．999％）提纯后制成硅棒，成为制造集成电路的石英半导体材料。芯片是芯片制造所需的特定晶片。晶圆越薄，生产成本就越低，但对工艺的要求就越高。

2、晶圆涂层

晶圆涂层可以抵抗氧化和温度，其材料是一种光致抗蚀剂。

3、晶圆光刻显影、蚀刻

首先，在晶圆（或基板）表面涂覆一层光刻胶并干燥。干燥的晶片被转移到光刻机上。通过掩模，光将掩模上的图案投射到晶圆表面的光刻胶上，实现曝光和化学发光反应。曝光后的晶圆进行二次烘烤，即所谓曝光后烘烤，烘烤后的光化学反应更为充分。

最后，显影剂被喷在晶圆表面的光刻胶上以形成曝光图案。显影后，掩模上的图案保留在光刻胶上。糊化、烘烤和显影都是在均质显影剂中完成的，曝光是在平版印刷机中完成的。均化显影机和光刻机一般都是在线 *** 作，晶片通过机械手在各单元和机器之间传送。

整个曝光显影系统是封闭的，晶片不直接暴露在周围环境中，以减少环境中有害成分对光刻胶和光化学反应的影响。

4、添加杂质

相应的p和n半导体是通过向晶圆中注入离子而形成的。

具体工艺是从硅片上的裸露区域开始，将其放入化学离子混合物中。这个过程将改变掺杂区的传导模式，使每个晶体管都能打开、关闭或携带数据。一个简单的芯片只能使用一层，但一个复杂的芯片通常有许多层。

此时，该过程连续重复，通过打开窗口可以连接不同的层。这与多层pcb的制造原理类似。更复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层。此时，它是通过重复光刻和上述工艺来实现的，形成一个三维结构。

5、晶圆

经过上述处理后，晶圆上形成点阵状晶粒。用针法测试了各晶粒的电学性能。一般来说，每个芯片都有大量的晶粒，组织一次pin测试模式是一个非常复杂的过程，这就要求尽可能批量生产相同规格型号的芯片。数量越大，相对成本就越低，这也是主流芯片设备成本低的一个因素。

6、封装

同一片芯片芯可以有不同的封装形式，其原因是晶片固定，引脚捆绑，根据需要制作不同的封装形式。例如：DIP、QFP、PLCC、QFN等，这主要取决于用户的应用习惯、应用环境、市场形态等外围因素。

7、测试和包装

经过上述过程，芯片生产已经完成。这一步是测试芯片，去除有缺陷的产品，并包装。

1、半导体芯片：在半导体片材上进行浸蚀，布线，制成的能实现某种功能的半导体器件。不只是硅芯片，常见的还包括砷化镓（砷化镓有毒，所以一些劣质电路板不要好奇分解它），锗等半导体材料。半导体也像汽车有潮流。二十世纪七十年代，因特尔等美国企业在动态随机存取内存(D-RAM)市场占上风。但由于大型计算机的出现，需要高性能D-RAM的二十世纪八十年代，日本企业名列前茅。

2、半导体芯片的制造材料：为了满足量产上的需求，半导体的电性必须是可预测并且稳定的，因此包括掺杂物的纯度以及半导体晶格结构的品质都必须严格要求。常见的品质问题包括晶格的位错（dislocation）、孪晶面（twins）或是堆垛层错（stacking fault）都会影响半导体材料的特性。对于一个半导体器件而言，材料晶格的缺陷（晶体缺陷）通常是影响元件性能的主因。目前用来成长高纯度单晶半导体材料最常见的方法称为柴可拉斯基法（钢铁场常见工法）。这种工艺将一个单晶的晶种（seed）放入溶解的同材质液体中，再以旋转的方式缓缓向上拉起。在晶种被拉起时，溶质将会沿着固体和液体的接口固化，而旋转则可让溶质的温度均匀。

3、应用：半导体芯片的发明是二十世纪的一项创举，它开创了信息时代的先河。大家都知道“因特网”和“计算机”是当今最流行的名词。计算机已经成为我们日常生活中的必备工具，那请问一句“你的计算机CPU用的是什么芯片呢？”是“Intel”，还是“AMD”呢？其实无论是“Intel”还是“AMD”，它们在本质上一样，都属于半导体芯片。

芯片里的晶体管用万的单位来统计是不够的，至少要用亿来统计，像一个7纳米的芯片边长差不多就1.5厘米，要在体积那么小的芯片里放入几十亿的晶体管，必须要用到特殊的技术和工艺。

芯片虽然体积小，但内部结构是错综复杂的微电路。通过X射线观看芯片内部结构，可以看到有很多层级，上下交错层叠大概有10层，每一层都有晶体管，通过导线相互连接。在生产的过程中，先完成第一层再向上递进，就和盖楼差不多。

鳍式场效晶体管技术是一种新型的半导体晶体管，这种晶体管和鱼鳍很像，已经达到了9奈米，是头发丝的万分之一。如果是传统的晶体管，电流经过闸门时只能管控一边的电路，属于平面结构的类型，而鳍式场效晶体管实现了3D结构，电流可以实现双向控制。

光刻机的紫外线要从原来的193nm提升到13.5nm，那就要使用最先进的EUV光刻设备进行光刻。 完成后就要用化学物质蚀刻掉多作余的硅体，通过感光产生二氧化硅这种物质，再加入多晶硅基本就可以形成门电路，建立各个晶体管之前的连接。通过这种 *** 作方式，一次可以注入大约3000万个晶体管。

芯片的体积和功耗要求越来越高，对于半导体晶体管来说，要不断突破现有技术，做到更精细，才能满足芯片的要求，人类也在不断创造着晶体管的技术极限。

我们的手机和电脑里都是安装了各种类型的芯片，芯片本身是由数以亿计的晶体管组成的，而芯片是在硅晶圆的基础上一步一步制造出来的，而且这个过程非常复杂，涉及到光刻、离子注入、蚀刻、曝光等一系列步骤，由于芯片对硅晶圆的纯度和光刻精度要求非常高，所以这都需要各类高端高精尖的设备才能进行，如果有杂质和误差问题，那么芯片也就无法正常工作。

所以说芯片当中数以亿计的晶体管都是在硅晶圆上用光刻机光刻或者蚀刻上去的，之后还要以类似的方法做上相应的电路和连线，从而才能保证晶体管的正常通电工作。当然，为了保证晶体管布局的准确无误，在芯片制造之前就必须把图纸或者电子图设计好，这往往需要相当长的时间，也需要经过多次验证和试产阶段，只有准确无误的将复杂无比的电路给到一颗颗晶体管上面，并且能保证正常工作才可以开始投产制造。

虽说半导体芯片的制造工艺不断升级，但是晶体管本身的大小并没有明显变化，在大约10多年以前，晶体管大都是以2D平面式布局在芯片当中，但是自从2011年英特尔推出3D晶体管层叠结构以来，晶体管便能以层级堆叠的形式排列起来，这样就大大增加了晶体管密度，同时借助更先进的制造工艺，晶体管之间的间距也变得更小，这样在同样大小的芯片中才能获得更高的性能或更低的功耗，半导体芯片这么多年也都是按照这样的理念发展的。

具我所知是光刻或蚀刻上去的，并非安装上去的，直接在硅片上刻，比如2极管，刻个2个长方形硅，中间在添加点硼或其它材料变成一个pN结，然后许许多的这样的二极三极管连起来组成逻辑运算单元，如非门、与门，与非门等，然后很多很多逻辑单元在组合成有各种功能的单元。总之对工艺要求很高，各元器件都是纳米极的。

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