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晶圆制作过程

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第一阶段

1.沙子：硅是地壳内第二丰富的元素，而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25％的硅元素，以二氧化硅

(SiO2)的形式存在，这也是半导体制造产业的基础。

2.硅熔炼：12英寸/300毫米晶圆级，下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅，学名电子级

硅(EGS)，平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶

体的，最后得到的就是硅锭(Ingot)。

3.单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100千克，硅纯度99.9999％。

第二阶段

4.硅锭切割：横向切割成圆形的单个硅片，也就是我们常说的晶圆(Wafer)。顺便说，这下知道为什么晶

圆都是圆形的了吧？

5.晶圆：切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕，表面甚至可以当镜子。事实上，Intel自己并不生

产这种晶圆，而是从第三方半导体企业那里直接购买成品，然后利用自己的生产线进一步加工，比如现在

主流的45nmHKMG(高K金属栅极)。值得一提的是，Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50

毫米。

8.蚀刻：使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。

9.清除光刻胶：蚀刻完成后，光刻胶的使命宣告完成，全部清除后就可以看到设计好的电路图案。

第五阶段

10.光刻胶：再次浇上光刻胶(蓝色部分)，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻胶还是用来保护不

会离子注入的那部分材料。

11.离子注入(IonImplantation)：在真空系统中，用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材

料，从而在被注入的区域形成特殊的注入层，并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后，注入的离

子流的速度可以超过30万千米每小时。

12.清除光刻胶：离子注入完成后，光刻胶也被清除，而注入区域(绿色部分)也已掺杂，注入了不同的原

子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。

第六阶段

13.晶体管就绪：至此，晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞，并填充铜，以便和

其它晶体管互连。

14.电镀：在晶圆上电镀一层硫酸铜，将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。

15.铜层：电镀完成后，铜离子沉积在晶圆表面，形成一个薄薄的铜层。

第七阶段

16.抛光：将多余的铜抛光掉，也就是磨光晶圆表面。

18.金属层：晶体管级别，六个晶体管的组合，大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层，

具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑，但事实上可能包含20多层

复杂的电路，放大之后可以看到极其复杂的电路网络，形如未来派的多层高速公路系统。

第八阶段

19.晶圆测试：内核级别，大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部，正在接受第一次功能性测试，使用

参考电路图案和每一块芯片进行对比。

20.晶圆切片(Slicing)：晶圆级别，300毫米/12英寸。将晶圆切割成块，每一块就是一个处理器的内核(Die)。

21.丢弃瑕疵内核：晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃，留下完好的准备进入下一步。

第九阶段

22.单个内核：内核级别。从晶圆上切割下来的单个内核，这里展示的是Corei7的核心。

23.封装：封装级别，20毫米/1英寸。衬底(基片)、内核、散热片堆叠在一起，就形成了我们看到的处理

器的样子。衬底(绿色)相当于一个底座，并为处理器内核提供电气与机械界面，便于与PC系统的其它部

分交互。散热片(银色)就是负责内核散热的了。

24.处理器：至此就得到完整的处理器了(这里是一颗Corei7)。这种在世界上最干净的房间里制造出来的

最复杂的产品实际上是经过数百个步骤得来的，这里只是展示了其中的一些关键步骤。

第十阶段

25.等级测试：最后一次测试，可以鉴别出每一颗处理器的关键特性，比如最高频率、功耗、发热量等，

并决定处理器的等级，比如适合做成最高端的Corei7-975Extreme，还是低端型号Corei7-920。

26.装箱：根据等级测试结果将同样级别的处理器放