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27张图片告诉你,intel芯片就是这样生产出来的!

admin| 2019-4-12 09:24 阅读 107 评论 0


27张图片告诉你,intel芯片就是这样生产出来的!

沙子:硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。▼

图解intel芯片生产全过程,太神奇了!

硅熔炼:12英寸/300毫米晶圆级,下同。通过多步净化得到可用于半导体知道质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的,最后得到的就是硅锭(ingot)▼

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单晶硅锭:整体基本呈圆柱形,重约100千克,硅纯度 99.9999%。▼

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硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆 (Wafer)。顺便说,这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧?▼

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晶圆:切割出的是晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕,表面甚至可以当镜子。事实上,intel自己并不生产这种晶圆,而是从第三方半导体企业那里直接购买成品,然后利用直接的生产线进一步加工,比如现在主流的45nm HKMG(高K金属柵极)。值得一提的是,intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米▼

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光刻胶(Photo Resist):图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体,类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。▼

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光刻:光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下,变得可溶,期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预 先设计好的电路图案,紫外线透过它照在光刻胶层上,就会形成微处理器的每一层电路图案。一般来说,在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一。▼

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光刻:由此进入纳米尺寸的晶体管级别。一块晶圆上可以切割出数百个处理器,不过从这里开始把视野缩小到其中一个上,展示如何制作晶体管等部件。晶体管相当于开关,控制着电流的方向。现在的晶体管已经如此之小,一个针头上就能放下大约3000万个。▼

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溶解光刻胶:光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩模上的一致▼

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蚀刻:使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。▼

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清除光刻胶:蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部清除后就可以看到设计好的电路图案。▼

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光刻胶:再次浇上光刻胶(蓝色部分),然后光刻,并洗掉曝光的部分,剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。▼

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离子注入(ion implantation):在真空系统中,用经过加速的,要掺杂的院子的离子照射(注入)固体材料,从而在被注入的区域形成特殊的注入层,并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后,注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。▼

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清除光刻胶:离子注入完成后,光刻胶也被清除,而注入区域(绿色部分)也已掺杂,注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。▼

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晶体管就绪:至此,晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞,并填充铜,以便和其它晶体管互连。▼

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电镀:在晶圆上电镀一层硫酸铜,将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。▼

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铜层:电镀完成后,铜离子沉积在晶圆表面,形成一个薄薄的铜层。▼

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抛光:将多余的铜抛光掉,也就是磨光晶圆表面。▼

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金属层:晶体管级别,留个晶体管的组合,大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层,具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑,但事实上可能包含20多层复杂的电路,放大之后可以看到极其复杂的电路网络,形如未来派的多层高速公路系统。▼

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晶圆测试:内核级别,大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部,正在接受第一次功能性测试,使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。▼

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晶圆切片(Slicing):晶圆级别,300毫米/12英寸。将晶圆切割成块,每一块就是一个处理器的内核(Die)。▼

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丢弃瑕疵内核:晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃,留下完好的准备进入下一步。▼

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装箱:根据等级测试结果将同样级别的处理器放在一起装运。▼

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