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芯片制造 | 沙子变成芯片之前经历了什么?【文字版】

芯广场2021-11-23 18:08发文

作者 | 中远亚电子

你知道沙子是怎么变成芯片的吗?

沙子在变成芯片之前,需要先经历1000多摄氏度的高温千锤百炼。

接着,高温对沙子进行提纯,获得单晶硅锭且纯度不低于99.9999%。然后,再对提纯后的单晶硅锭进行研磨、抛光、清洗,切割成不足一毫米的晶圆。

半导体使用的单晶硅片在9N(99.9999999%)-11N(99.999999999%)左右,即纯度要求最低是光伏单晶硅片的1000倍。

为了适应各式各样的芯片要求,硅片结构上还出现了多种形态。大致为以下三种——

接着,硅晶棒在经过研磨,抛光,切片后,形成硅晶圆片,也就是晶圆;而晶圆再通过光刻的技术,雕刻出多达几十亿个晶体管和线路。单晶硅除了用在芯片外,还能用于太阳能电池。目前,我国已成为全球最大的单晶硅生产国,我国单晶硅片产能占全球比例为97.6%。

而晶圆在进行光刻之前,需要先涂抹光刻胶;让紫外线透过印有线路的掩膜,照射硅晶圆刻出电路图,并通过药液和超声波振动,将放置刻蚀槽中的晶圆凯刻出细至5-6纳米的沟,这过程需要不断重复多达几十遍。紧接着,再进行清除,溶解,蚀刻完成,露出一个个光刻后的凹槽;后续再经历掺杂,晶圆切片,封装,包装,成品测试。

最终,一颗经历千锤百炼的芯片就这样出炉了。

芯片制造过程——光刻机的作用

在芯片制造各个环节中,光刻是芯片制作最为艰难的一步。其难点在于光刻机的性能,它决定了芯片制作的成率以及性能。

可以说,光刻机是制造芯片的核心装备,这种可以一个接一个把所有图案都投射到晶圆上,误差还保持在几十分之一微米的范围内的神奇设备,早在20世纪70年代就已经存在。而针对光刻机的研究,则在60年代就已开始。

光刻机的迭代,从接触式掩模光刻机 、步进式扫描光刻机,到电子束曝光,电子束直写机——EUV光刻机的出现。在光刻机这个战场上,自始至终只有三个玩家能持续走下去,那就是荷兰的ASML、日本的尼康和佳能。

目前,我国正面临美国全面封锁禁止芯片自主的局面。中国虽然已研制出属于自己的SMEE光刻机——上海微电子,但目前只能实现90nm工艺制程,与ASML的7nm的制程差距不小。

值得肯定的是,我国已经走在了从无到有的道路上!屏幕前的你认为我国能突破封锁,实现光刻机自由吗?相信能的,可以在上面的视频发弹幕或者评论,分享你的观点。

声明:本文为OFweek维科号作者发布,不代表OFweek维科号立场。如有侵权或其他问题,请及时联系我们举报。
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