接下来就需要将单晶硅硅棒切割成一片片极薄的圆形硅片,再对其表面进行抛光处理,我们常说的晶圆就是这一片片的晶片,只不过现在上面还没有任何电路。
为了提高晶圆的抗氧化和耐高温能力,还需要在晶圆表面均匀的涂抹上一层薄薄的光阻剂。
接下来就是在晶圆上制作电路了,主要包括光刻显影,蚀刻。这一过程非常重要,不单可以决定芯片的大小,科技含量高,其中需要用到的光刻机,全球也只有寥寥数家生产。现在全球最先进的光刻机制造厂商,是荷兰的ASML公司,它进口了全球最先进的光刻机相关零部件。不过,其最先进的光刻机也就也为数不多,目前,分别把它们卖给了台积电,英特尔,三星等厂商。这几家在业界也是龙头的地位。我国也有国产光刻机,但因为起步较晚,与之相比还有很大的距离,受制于技术还无法制造出国产7nm光刻机。
在制作电路之前需要在晶圆上均匀涂抹上光刻胶,把晶圆上的光刻胶烘干将其放到光刻机里对其曝光。也就是使用紫外线透过掩膜照射光刻胶,掩模上印有设计好的电路图案,电路图案通过紫外线照射掩模会在光刻胶上形成电路投影,而曝光在紫外线下的光刻胶会发生光化反应变软。然后,还需要对其第二次烘烤,使其光化反应充分,再喷上显影液,使其溶解,电路图案就能显现出来了,再对其烘烤,蒸发掉光刻胶里的溶剂。
然后,使用刻蚀机在晶圆上刻出N型陷和P型陷阱,再通过离子注入技术将硼或磷注入到硅结构中,就是上面所说的在硅中掺杂三价或五价元素,形成PN结。接下来使用铜将各个晶体管连接起来。
如上面流程,再涂抹一层胶,再制作做一层电路结构,一般芯片上会有很多层这种结构。
电路结构制作好之后,晶圆上也就会有很多芯片单元,我们需要对其每个芯片单元做电路测试,这个阶段的测试我们叫做晶圆测试。这一步我们通常对晶圆上每个芯片单元做电特性测试,及时的发现不良品,把其中不良的芯片单元从晶圆中标记出来。这一步意义重要,可以在芯片封装前,提前将不良品筛选出来,对于芯片设计而言这一步也尤为重要,可以根据测试结果,发现设计存在的缺陷。