本帖最后由 无敌小璐璐 于 2020-4-2 17:46 编辑
芯片一般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是一个可以立即使用的独立的整体。
如果把中央处理器CPU比喻为整个电脑系统的心脏,那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。
对于主板而言,芯片组几乎决定了该主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥。因此可以说,芯片组是主板的灵魂。
然而,要想制造一个芯片,首先需要画出一个长这样的玩意儿,交给Foundry(外包的晶圆制造公司):
再放大看看:
放大之后,终于看到一个门电路了!
这是一个NAND Gate(与非门),大概是这样的:
如图所示,A和B是输入,Y是输出。其中,蓝色是金属1层,绿色是金属2层,紫色是金属3层,粉色是金属4层。那么,晶体管呢?
请仔细看图,看到里面那些白点吗?那是衬底,还有一些绿色的边框,那是Active Layer(也即掺杂层)。
那么,Foundry是怎么做的呢?大致分为以下几步:
首先,搞到一块硅晶圆,图片按照生产步骤排列,但步骤总结要单独写出:
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,被照到的地方会容易被洗掉,没被照到的地方就保持原样,于是便可以在硅晶圆上刻出想要的图案了,但需要注意的是,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/位置的不同就会组成场效应管)。
4、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,而是为了离子注入才蚀刻的,现在就要用等离子体把它们洗掉);
湿蚀刻(进一步洗掉,但用的是试剂,所以叫湿蚀刻);
以上步骤完成后,场效应管就已经被做出来。但一般而言,上述步骤不止做一次,很有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(其中又分为快速热退火、退火、热氧化)。
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),可以给敏感部件加coating。
9、分子束外延(MBE),如果需要长单晶的话,就需要这步。
10、电镀处理。
11、化学/机械表面处理。
12、晶圆测试。
13、晶圆打磨后,就可以出厂封装了。
通过上述步骤,最终成型大概长这样:
最后,再来讲一下SOI(Silicon-on-Insulator)技术。
传统的CMOS技术,其缺陷在于衬底的厚度会影响片上的寄生电容,间接导致芯片的性能下降。而SOI技术主要是将源极/漏极和硅片衬底分开,以达到(部分)消除寄生电容的目的。
(传统的CMOS技术)
(SOI技术)
其制作方法主要有以下两种:
一是,高温氧化退火。
(在硅表面离子注入一层氧离子)
(等氧离子渗入硅层后,就会形成富氧层)
(高温退火)
(成型)
二是,Wafer Bonding(用两块)。
不是要做夹心饼干一样的结构吗?爷不差钱,来两块!
(对硅2进行表面氧化)
(对硅2进行氢离子注入)
(翻面)
(将氢离子层处理成气泡层)
(切掉多余部分)
(成型+再利用)
(光刻)
(离子注入)
(微观图)
(再次光刻+蚀刻)
(撤去保护,中间的就是Fin)
(门部位的多晶硅/高K介质生长)
(门部位的氧化层生长)
(最后长成这样)
(源极/漏极制作)
(初层金属/多晶硅贴片)
(蚀刻+成型)
(物理气相积淀长出表面金属层)
(机械打磨)
(最后成型)
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