芯片是如何生产制造的？看完你就明白为什么那么难了！真是这样吗

芯片无处不在，随着层出不穷技术的革新，随之而来的是对高效芯片的更大需求。

你想知道它们是如何制作的吗？

今天我们将在讨论芯片是如何制造的

什么是芯片？

芯片是一个扁平的硅片，上面嵌入了集成电路，甚至包括晶体管。

硅晶片上产生了微小开关的图案，通过嵌入材料，形成相互连接形状的深而完整的网格。

有一些复杂的过程导致这些互连电路的构建。

接下来将详细讨论所有这些原料硅。

硅是技术行业的数字目标。

因为它是一种广泛使用的半导体，制造商通常通过添加磷或硼的方式改善半导体的性能。

我们很多人都知道，硅是由沙子制成的，硅元素是继氧之后第二常见的元素。

沙子是二氧化硅的一种形式，硅晶片由其制成。

第一步是将沙子熔化成一个大圆筒形的结晶铸，从中切下薄晶片用于芯片。

优质纯硅始终是一种强制性材料，要求比较苛刻。

因此，每1000万个硅原子只允许一个杂质原子。

硅球的直径范围不同，其中最常见的尺寸为150mm、200mm和300mm。

1. 对于芯片，硅片必须非常薄。

因此，在制造这些晶片的地方有一种特殊的标志技术。

为什么使用硅？硅是一种半导体，只要满足某些条件，它就变成一种有效的导电体。

每个硅原子有四个最外层的电子。

因此，实际的纯单晶硅在室温下是不导电的。

为了使其导电，将少量特定原子作为杂质添加到晶圆中，这个过程被称为掺杂。

通常，硼和磷原子被大量使用。

在元素周期表上，最合适的元素和这些基团与硅非常接近，因此具有非常相似的性质。

pnn导电层非常重要，芯片最重要的部分是建立在pnn导电层上的晶体管。

晶片晶体管是最小的控制单元和微芯片，他们的工作是控制电压和电流。

它们是电子电路中最重要的部件，因为芯片上的每个晶体管都包含p和n导电层，这些层是由硅晶体制成的，有一层额外的氧化硅作为绝缘体，一层导电多晶硅涂覆在其上面。

芯片是如何制造的呢？

第一步：布局和设计

芯片必须始终经过精心设计

因为这些是高度复杂的芯片，由数十亿集成和连接的晶体管组成构成复杂的电路，例如微控制器和密码芯片，必须测量几平方毫米的尺寸仔细勾勒。

微组件的实际数量需要一个定义芯片功能的深入设计过程，这实际上表征了芯片的技术和物理特性。

事实上，特殊的设计工具被用来放弃集成电路的计划，构建一个三明治层的三维结构。

该蓝图被转移到光掩模，以给出电路的几何图像，在后续芯片制造过程中

光掩模用作图像模板，以确保芯片的微观结构完美再现。

这些是你在微芯片上看到的图案，它们必须在温度湿度稳定的无尘环境中制造。

第二步：把它放在一个无尘的房间里

芯片必须在无尘室中制造，不允许超过一个大于0.5μm的颗粒进入。这个地方非常复杂，每小时循环数百万立方米的空气，数百个风量调节器保持恒定的气流，这些生产区域的员工需要极其严格的着装要求。

正是在这里，所有芯片都建立在从硅锭切割而成的基础晶片上。

根据芯片的大小，可以在一个晶片上制造几十个或几千个芯片。由于其尺寸小，晶片表面在大约1000摄氏度的高温炉中被氧化以形成非导电层。

之后，底部抗蚀剂材料均匀分布在该非导电层上，然后在该涂层上使用离心力

这个过程产生了一个光敏层，然后通过光掩模和特殊曝光将晶片曝光。芯片上的这些区域，用于将电路设计的复杂几何图案转移到硅片上

显影芯片图案的暴露区域，显示下面的氧化物延迟

未暴露的部分保留下来

因为它保护了之后的氧化物层，暴露的氧化物层在用等离子体显影的区域中被蚀刻掉。此工艺中的蚀刻，将特殊气体与待在反应室中移除的基材结合，这使得可以在窗口中移除微观层。

在上一步中曝光和显影的区域，一旦光致抗蚀剂残留物被剥离，晶片被清洁后，它将经历进一步的氧化。

然后在该绝缘层上沉积多晶硅，再次施加光致抗蚀剂，并且晶片通过掩模暴露于光，再次剥离曝光的光致抗蚀剂。

现在，这两层多晶硅和薄氧化层被蚀刻掉。

第3步：掺杂工艺

这是将不纯原子引入暴露的硅中的过程，离子注入机用于将杂质诱导原子引入硅中，这只改变了暴露硅的导电率一微米。剥离光致抗蚀剂残留物后，施加另一氧化层，并且晶圆将施加光致抗蚀剂的另一循环。

通过掩模曝光，添加剥离接触孔以允许导电层的接触和互连能够集成到晶片中，这是通过在晶片和专用机器上沉积各种金属合金来实现的，这提高了微芯片的效率。

第四步：平滑精整

在掩模上施加光刻胶，使得未暴露的跳闸在蚀刻工艺之后保持原样，这为底层提供了一个接触点，使绝缘层具有光滑的表面。

这需要一种化学机械工艺，用于以微米精度抛光多余的材料。

根据芯片的尺寸和类型，这些单独的步骤可以在制造过程中进行多次，直到集成电路最终完成。

晶圆现在将有几十个芯片，通常从晶片中寻找单个芯片，而且芯片在晶片上并没有相互对齐，这是因为晶片的微小部分在锯切过程中会脱落，并且始终保留一定量的空间称为划线。在单个芯片之间，也有一些结构放置在该划线中，以便在生产后立即进行测量，这只是为了找出哪些芯片质量良好。

这些特定结构在缝纫过程中会被破坏，并且得到的芯片的尺寸通常在一平方毫米到几平方厘米之间变化。

第五步：组装

组装是将单个芯片放置在封装上并连接端子的阶段，结果是一种更薄的半导电器件，可以安装在电路板上，在多对多连接上使用各种类型的终端，还将有现成的半导体组件和用于电力相关活动的较大封装

半导体可用于许多应用，如：

火车、电动汽车、太阳能电池板和风力涡轮机。这些半导体被构造成转换高达几百安培的电流，可以达到数千的电压，在这个水平上的切换会导致非常高的温度，这些热量必须通过集成到封装中的一些冷却区域散发，这也是半导体的一个重要方面，并且必须包括在制造过程中。

任何设备的质量检查都非常重要，为了检查半导体的质量，扫描电子显微镜经常用于在生产过程中的不同点重复检查芯片

如果我们将今天的微电子技术与人类头发大小相比较，我们可以看到这些设备有多小

因此，生产过程必须高度专业化和完善。

你对微芯片的制造有更多的了解吗