從“畫布”到“城市”
如果說上一階段我們得到的是一塊塊“畫布”(空白晶圓),那么接下來的過程,就是在這些畫布上繪制出人類迄今為止最復雜的“畫作”——集成電路。
這個“繪制”工廠,就是我們常說的“晶圓廠”,比如臺積電、中芯國際等。而它們使用的“畫筆”,就是光刻機。
“畫作”的設計與繪制
首先,芯片設計公司(如英特爾、AMD、英偉達)會設計出復雜的電路圖(版圖)。這張圖紙被制作成“光掩?!保拖袷抢鲜侥z卷的底片。
涂膠、曝光、蝕刻的循環(huán)
空白晶圓被送入晶圓廠后,會經歷一個極其繁復的“PVD、CVD、光刻、蝕刻、注入”循環(huán),這個過程可能要重復上百次,耗時數月:
涂膠:在晶圓表面均勻涂上一層對光敏感的“光刻膠”。
曝光:光刻機(如ASML的EUV光刻機)發(fā)出的光束(如極紫外光)穿過“光掩?!?,將電路圖案“投影”到光刻膠上。被照到的部分會發(fā)生化學變化。
▲光刻機工作過程
顯影:洗去被曝光(或未被曝光)的光刻膠,電路圖案就留在了晶圓表面。
蝕刻/沉積:使用化學氣體或等離子體,在沒有光刻膠保護的區(qū)域進行“雕刻”(蝕刻掉多余的硅)或“沉積”(生長出新的材料層,如銅導線或絕緣體)。
離子注入:在特定區(qū)域“摻雜”入其他元素,以改變其導電性能,從而制造出晶體管(開關)。
從晶圓到芯片的最后一步
這個循環(huán)往復,就像用3D打印技術一層一層地蓋樓。幾個月后,原本光滑的晶圓表面已經布滿了數以百億計的微型晶體管和連接線,形成了一座座密集的“微縮城市”。
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