要想造个芯片,首先你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry(外包的晶圆制造公司)。我们终于看到一个门电路啦!这是一个NAND Gate(与非门),大概是这样:A, B是输入,Y是输出。其中蓝色的是金属1层,绿色是金属2层,紫色是金属3层,粉色是金属4层。那晶体管(更正,题主的“晶体管”自199X年以后已经主要是MOSFET,即场效应管了)呢?仔细看图,看到里面那些白色的点吗?
那是衬底,还有一些绿色的边框?那些是Active Layer(也即掺杂层。)然后Foundry是怎么做的呢?大体上分为以下几步:首先搞到一块圆圆的硅晶圆,(就是一大块晶体硅,打磨的很光滑,一般是圆的)。1、湿洗(用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)2、光刻(用紫外线透过蒙版照射硅晶圆,被照到的地方就会容易被洗掉,没被照到的地方就保持原样。于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案。
注意,此时还没有加入杂质,依然是一个硅晶圆。)3、离子注入(在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质,不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管。)4、刻蚀4.1、干蚀刻(之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的,而是为了离子注入而蚀刻的。现在就要用等离子体把他们洗掉,或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构,这一步进行蚀刻)。4.2、湿蚀刻(进一步洗掉,但是用的是试剂,所以叫湿蚀刻)。
以上步骤完成后,场效应管就已经被做出来啦~但是以上步骤一般都不止做一次,很可能需要反反复复的做,以达到要求。
5、等离子冲洗(用较弱的等离子束轰击整个芯片)6、热处理,其中又分为:6.1、快速热退火(就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上,然后慢慢地冷却下来,为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)6.2、退火6.3、热氧化(制造出二氧化硅,也即场效应管的栅极(gate))7、化学气相淀积(CVD),进一步精细处理表面的各种物质8、物理气相淀积(PVD),类似,而且可以给敏感部件加coating9、分子束外延(MBE)如果需要长单晶的话就需要这个..10、电镀处理11、化学/机械表面处理然后芯片就差不多了,接下来还要:12、晶圆测试13、晶圆打磨就可以出厂封装了。