在智能手机等许多数码产品的更新迭代中，科技的改动悄然产生。苹果A15仿生芯片等顶级芯片正使得更多改造技能成为或许。这些芯片是怎么被制作出来的，其间又有哪些要害进程呢？
智能手机、个人电脑、游戏机这类现代数码产品的强壮功能已无需赘言，而这些强壮的功能大多源自于那些十分小却又满足杂乱的科技产品——芯片。国际已被芯片所围住：2020年，全国际共出产了超越一万亿芯片，这相当于地球上每人具有并运用130颗芯片。但是即使如此，近期的芯片缺少仍然表现出，这个数字还未到达上限。
虽然芯片现已能够被如此大规模地出产出来，出产芯片却并非易事。制作芯片的进程十分杂乱，今日咱们将会介绍六个最为要害的进程：堆积、光刻胶涂覆、光刻、刻蚀、离子注入和封装。
堆积进程从晶圆开端，晶圆是从99.99%的纯硅圆柱体（也叫“硅锭”）上切下来的，并被打磨得极为润滑，然后再依据结构需求将导体、绝缘体或半导体资料薄膜堆积到晶圆上，以便能在上面印制第一层。这一重要进程一般被称为 堆积。
跟着芯片变得越来越小，在晶圆上印制图画变得愈加杂乱。堆积、刻蚀和光刻技能的前进是让芯片不断变小，然后推进摩尔定律不断连续的要害。这包括运用新的资料让堆积进程变得更为精准的立异技能。
晶圆随后会被涂覆光敏资料“光刻胶”（也叫“光阻”）。光刻胶也分为两种——“正性光刻胶”和“负性光刻胶”。
正性和负性光刻胶的首要差异在于资料的化学结构和光刻胶对光的反响方法。关于正性光刻胶，露出在紫外线下的区域会改动结构，变得更简单溶解然后为刻蚀和堆积做好预备。负性光刻胶则正好相反，受光照耀的区域会聚合，这会使其变得更难溶解。正性光刻胶在半导体制作中运用得最多，因其能够到达更高的分辨率，然后让它成为光刻阶段更好的挑选。现在国际上有不少公司出产用于半导体制作的光刻胶。
光刻在芯片制作进程中至关重要，因为它决议了芯片上的晶体管能够做到多小。在这个阶段，晶圆会被放入光刻机中，被露出在深紫外光（DUV）下。许多时分他们的精密程度比沙粒还要小几千倍。
光线会通过“掩模版”投射到晶圆上，光刻机的光学体系（DUV体系的透镜）将掩模版上规划好的电路图画缩小并聚集到晶圆上的光刻胶。如之前介绍的那样，当光线照耀到光刻胶上时，会产生化学变化，将掩模版上的图画印制到光刻胶涂层上。
使曝光的图画彻底正确是一项扎手的使命，粒子搅扰、折射和其他物理或化学缺点都有或许在这一进程中产生。这便是为什么有时分咱们需求通过特别批改掩模版上的图画来优化终究的曝光图画，让印制出来的图画成为咱们所需求的姿态。咱们的体系通过“核算光刻”将算法模型与光刻机、测验晶圆的数据相结合，然后生成一个和终究曝光图画彻底不同的掩模版规划，但这正是咱们想要到达的，因为只要这样才干得到所需求的曝光图画。
下一步是去除退化的光刻胶，以显示出预期的图画。在刻蚀进程中，晶圆被烘烤和显影，一些光刻胶被洗掉，然后显示出一个敞开通道的3D图画。刻蚀工艺有必要在不影响芯片结构的全体完整性和稳定性的情况下，精准且一致地构成导电特征。先进的刻蚀技能使芯片制作商能够运用双倍、四倍和根据距离的图画来创造出现代芯片规划的细小尺度。
和光刻胶相同，刻蚀也分为“干式”和“湿式”两种。干式刻蚀运用气体来确认晶圆上的露出图画。湿式刻蚀通过化学方法来清洗晶圆。
一个芯片有几十层，因而有必要细心操控刻蚀，避免损坏多层芯片结构的底层。假如蚀刻的意图是在结构中创立一个空腔，那就需求保证空腔的深度彻底正确。一些高达175层的芯片规划，如3D NAND，刻蚀进程就显得分外重要和困难。
一旦图画被刻蚀在晶圆上，晶圆会遭到正离子或负离子的炮击，以调整部分图画的导电特性。作为晶圆的资料，质料硅不是完美的绝缘体，也不是完美的导体。硅的导电功能介于两者之间。
将带电离子引导到硅晶体中，让电的活动能够被操控，然后创造出芯片根本构件的电子开关——晶体管，这便是 离子化，也被称为 离子注入。在该层被离子化后，剩下的用于维护不被刻蚀区域的光刻胶将被移除。
在一块晶圆上制作出芯片需求通过上千道工序，从规划到出产需求三个多月的时刻。为了把芯片从晶圆上取出来，要用金刚石锯将其切成单个芯片。这些被称为“裸晶”的芯片是从12英寸的晶圆上切割出来的，12英寸晶圆是半导体制作中最常用的尺度，因为芯片的尺度各不相同，有的晶圆能够包括数千个芯片，而有的只包括几十个。
这些裸晶随后会被放置在“基板”上——这种基板运用金属箔将裸晶的输入和输出信号引导到体系的其他部分。然后咱们会为它盖上具有“均热片”的盖子，均热片是一种小的扁平状金属维护容器，里边装有冷却液，保证芯片能够在运转中坚持冷却。
现在，芯片现已成为你的智能手机、电视、平板电脑以及其他电子产品的一部分了。它或许只要拇指巨细，但一个芯片能够包括数十亿个晶体管。例如，苹果的A15仿生芯片包括了150亿个晶体管，每秒可执行15.8万亿次操作。
当然，半导体制作涉及到的进程远不止这些，芯片还要通过量测查验、电镀、测验等更多环节，每块芯片在成为电子设备的一部分之前都要通过数百次这样的进程。
快速链接
下载
公司