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CPU|用沙子做的CPU，為什么賣那么貴？( 二 )

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4.硅錠切片
將制備好的單晶硅錠一頭一尾切削掉 ， 并且對其直徑修整至目標直徑 ， 同時使用金剛石鋸把硅錠切割成一片片厚薄均勻的晶圓（1mm） 。 有時候為了定出硅圓片的晶體學取向 ， 并適應IC制作過程中的裝卸需要 ， 會在硅錠邊緣切割出“取向平面”或“缺口”標記 。

【CPU|用沙子做的CPU，為什么賣那么貴？】5.研磨硅圓片
切割后的晶圓其表面依然是不光滑的 ， 需要經(jīng)過仔細的研磨 ， 減少切割時造成的表面凹凸不平 ， 期間會用到特殊的化學液體清洗晶圓表面 ， 最后進行拋光研磨處理 ， 還可以在進行熱處理 ， 在硅圓片表面成為“無缺陷層” 。 一塊塊亮晶晶的硅圓片就這樣被制作出來 ， 裝入特制固定盒中密封包裝 。

制作完成的硅圓片
通常半導體IC廠商是不會自行生產(chǎn)這種晶圓 ， 通常都是直接從硅圓片廠中直接采購回來進行后續(xù)生產(chǎn) 。
前工程——制作帶有電路的芯片
6.涂抹光刻膠
買回來的硅圓片經(jīng)過檢查無破損后即可投入生產(chǎn)線上 ， 前期可能還有各種成膜工藝 ， 然后就進入到涂抹光刻膠環(huán)節(jié) 。 微影光刻工藝是一種圖形影印技術 ， 也是集成電路制造工藝中一項關鍵工藝 。 首先將光刻膠（感光性樹脂）滴在硅晶圓片上 ， 通過高速旋轉(zhuǎn)均勻涂抹成光刻膠薄膜 ， 并施加以適當?shù)臏囟裙袒饪棠z薄膜 。
光刻膠是一種對光線、溫度、濕度十分敏感的材料 ， 可以在光照后發(fā)生化學性質(zhì)的改變 ， 這是整個工藝的基礎 。

7.紫外線曝光
就單項技術工藝來說 ， 光刻工藝環(huán)節(jié)是最為復雜的 ， 成本最為高昂的 。 因為光刻模板、透鏡、光源共同決定了“印”在光刻膠上晶體管的尺寸大小 。
將涂好光刻膠的晶圓放入步進重復曝光機的曝光裝置中進行掩模圖形的“復制” 。 掩模中有預先設計好的電路圖案 ， 紫外線透過掩模經(jīng)過特制透鏡折射后 ， 在光刻膠層上形成掩模中的電路圖案 。 一般來說在晶圓上得到的電路圖案是掩模上的圖案1/10、1/5、1/4 ， 因此步進重復曝光機也稱為“縮小投影曝光裝置” 。

一般來說 ， 決定步進重復曝光機性能有兩大要素：一個是光的波長 ， 另一個是透鏡的數(shù)值孔徑 。 如果想要縮小晶圓上的晶體管尺寸 ， 就需要尋找能合理使用的波長更短的光（EUV ， 極紫外線）和數(shù)值孔徑更大的透鏡(受透鏡材質(zhì)影響 ， 有極限值） 。

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8.溶解部分光刻膠
對曝光后的晶圓進行顯影處理 。 以正光刻膠為例 ， 噴射強堿性顯影液后 ， 經(jīng)紫外光照射的光刻膠會發(fā)生化學反應 ， 在堿溶液作用下發(fā)生化學反應 ， 溶解于顯影液中 ， 而未被照射到的光刻膠圖形則會完整保留 。 顯影完畢后 ， 要對晶圓表面的進行沖洗 ， 送入烘箱進行熱處理 ， 蒸發(fā)水分以及固化光刻膠 。

9.蝕刻
將晶圓浸入內(nèi)含蝕刻藥劑的特制刻蝕槽內(nèi) ， 可以溶解掉暴露出來的晶圓部分 ， 而剩下的光刻膠保護著不需要蝕刻的部分 。 期間施加超聲振動 ， 加速去除晶圓表面附著的雜質(zhì) ， 防止刻蝕產(chǎn)物在晶圓表面停留造成刻蝕不均勻 。

10.清除光刻膠
通過氧等離子體對光刻膠進行灰化處理 ， 去除所有光刻膠 。 此時就可以完成第一層設計好的電路圖案 。

11.重復第6-8步
由于現(xiàn)在的晶體管已經(jīng)3D FinFET設計 ， 不可能一次性就能制作出所需的圖形 ， 需要重復第6-8步進行處理 ， 中間還會有各種成膜工藝（絕緣膜、金屬膜）參與到其中 ， 以獲得最終的3D晶體管 。

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