欢迎您光临五金加工厂,如有问题请及时联系我们。

可以通俗的解释下,一个小小的芯片为什么制造难度那么高?

作者:五金加工
文章来源:本站

  马上就要退休的微电子上市公司的工程师,一辈子就是搞微电子的工程师。首先大家可以理解集成电路的基础材料硅就是石头里面提炼出来的吗?

  大家可以理解摩天大楼也是以石头为主要原料建成的吗?我想大家可以理解摩天大楼的最主要的建筑材料是混凝土和钢筋以及玻璃等等。玻璃也就二氧化硅,用石头提炼的;混凝土也就石子黄沙和水泥和水混合而成,石头碾成小块就是石子,石灰石烧制就能制成水泥,沙是石头风化形成的,这些石头是混凝土的原材料;铁矿石能炼成铁,铁能炼成刚,钢能轧制成钢筋,这些钢筋也是以石头的一种铁矿石为原料练出来的?!但是造摩天大楼就不是有了原料石头就行了。中间开矿需要矿山机械,炼铁需要高炉,炼钢需要转炉,扎钢筋需要扎机,这些需要钢铁设备和技术支撑的。同样烧制水泥也需要烧结炉,烧好以后需要碾碎成粉也需要设备和技术后面还要混合石子黄沙和水才能制成混凝土还得用搅拌车运输到工地还得用水泥泵车打到需要浇筑的地方等等一系列设备和技术支撑,同样的道理玻璃也需要提炼需要加工。建筑工地还需要建筑机械卷扬机吊车啥。

  同样道理硅用石头提炼不是那么简单容易的,首先只有高纯的硅才能成为集成电路制造的原材料。这个就是技术。普通硅材料是多晶硅,不能直接用来制造基础电路需要拉单晶形成单晶硅的棒料,然后切片形成硅片,然后磨片,抛光,生成氧化层等等。这就完成了制造集成电路的材料单晶硅片,这些设备和技术就比造摩天大楼的混凝土和钢筋玻璃要求高多了。

  有了硅片还得在硅片需要的区域扩散杂质,这就需要涂保护膜,开窗口,这个过程需要用光刻机和光刻板开窗口,然后扩散,扩散还得用扩散炉或者用离子注入注入杂质。还得布引线也得蒸发导电层和用氧化硅做绝缘层还得用光刻机。还得背蒸等等。这些工序完成以后集成电路的芯片制造也就差不多了,但是这个光刻扩散蒸发等等工序得进行很多次。中间难免有一些灰尘杂质形成针孔小岛啥的缺陷造成废品。于是就需要中(间)测试,并且做好不良和合格品的记录。完了还得用金刚砂轮划片将整块集成电路硅片划成单个芯片。

  制造集成电路需要的光刻机是技术难道最大的设备,大家能理解物体的热胀冷缩现象吗?我想搞机械的知道过盈配合装轴承吧?当我们加热轴承就可以讲将过盈的轴承装到轴上面,这个一丝二丝通过加热形成热胀就很容易实现。丝这个单位只是米的10的负五次方,但是现在的集成电路高端的线条宽度已经达到纳米级,也就是十的负九次方。线条的套刻精度就要求更高列。一个几厘米的轴承加温就能产生几丝的变化,一个直径12英寸的硅片,所有线条误差必须在亚纳米。如何克服这温度变化带来的热胀冷缩形成多次光刻套不准的问题,就是技术难点。七十年代和以前只用1.5英寸硅片,线条宽度只有10微米,可以用光刻板直接压上叫接触式曝光只要一般厂房恒温就可以列。后面到九十年代初器开始硅片扩大到五英寸六英寸线条宽度到了一微米以下用厂房恒温,接触式曝光就出现了线条套不准的问题于是就有了步进曝光和光刻机自带恒温设备的新技术,也就是说我一块硅片一次曝光我不可能全部线条套准,但我可以一个区域一个区域曝光,现在到了纳米级就只能用双工作台,在曝光的区域对好标记,用更小的区域来逐步曝光直到整个硅片完成曝光。现在这种技术还只是克服热胀冷缩的问题。当然还有线条的分辨率和边缘清晰问题就有了光源波长不断缩短的技术,最早用紫外线光源就可以列,后来用深紫外线,最高端的光刻机就得用极紫外线。这些就是光刻机的技术进步过程。

  还有扩散需要均匀的技术带来的就是扩散炉的技术和离子注入设备的技术。

  还有化学试剂的纯净技术,厂房超净恒温技术,设备精度提高等等一系列技术进步

  

可以通俗的解释下,一个小小的芯片为什么制造难度那么高?

  

可以通俗的解释下,一个小小的芯片为什么制造难度那么高?

  

可以通俗的解释下,一个小小的芯片为什么制造难度那么高?

来源:文章来源于网络,如有侵权请联系我们删除。本文由五金加工编辑,欢迎分享本文,转载请保留出处和链接!