CPU是怎样制造的.doc

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1、CPU是怎样制造的第1页CPU是怎样炼成的?FromSandtoSilicon・theMakingofaChip可以说，屮央处理器（CPU）是现代社会飞速运转的动力源泉，在任何电子设备上都对以找到微芯片的身影，不过也有人不屑一顾，认为处理器这东西没什么技术含景，不过是一堆沙子的聚合而已。是么？Intel今天就公布了大量图文资料,详细展示了从沙子到芯片的全过程，简单与否一看便知。简单地说，处理器的制造过程对以人致分为沙子原料（石英）、硅锭、晶圆、光刻（平版印刷）、蚀刻、离子注入、金屈沉积、金屈层、互连、晶圆

2、测试与切割、核心封装、等级测试、包装上市等诸多步骤，而且每一步里边乂包含更多细致的过程。一步一步往卜-看吧。第2页制造第一阶段_提炼硅锭沙子：硅是地壳内第二丰富的元素，而脱氧后的沙子(尤其是冇英)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。硅熔炼：12英寸/300毫米晶圆级，下同。通过多步净化得到对川于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百力个硅原子屮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、o单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100干克，硅纯度99.9999%。制造第•阶段第3页制造第二阶段一切割晶圆硅锭切割：横向切割成圆形的单个硅片，也就是我们常说的晶圆(Wafer)o顺便说，这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧？晶圆：切割出的晶圆经过抛光厉变得儿乎完美无瑕，表面羡至对以当镜子。事实上，Intel自C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，然厉利用自C的生产线进一步加工，比如现在主流的45nmHKMG（高K金屈栅极）。值得一•捉的是，Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英

4、寸/50毫米。dyiWUiCXUi/AU/胡&制造第二阶段第4页制造第三阶段一光刻过程光刻胶(PhotoResist)：图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程屮浇上去的光刻胶液体，类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。光刻：光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下，变得可溶，期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那-刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案，紫外线透过它照在光刻胶层上，就会形成微处理器的每一层电路图案。一般來说，衣品圆上得到的电路图案是掩模上图案的四

5、分之一。光刻：由此进入50・200纳米尺寸的品体管级别。一块品圆上可以切割出数百个处理器,不过从这里开始把视野缩小到其中一个上，展示如何制作品体管等部件。品体管相当于开关,控制着电流的方向。现在的品体管已经如此之小，一个针头上就能放下大约3000万个。制造第三阶段第5页制造第四阶段_光刻胶的使命溶解光刻胶：光刻过程中曝光在紫外线卞的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和掩模上的一致。的部分。I玩冢缓盅yyyyyy7i^3u3»aw尖3冲出q蚀刻：使用化洋物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩卜的光刻胶保护着不应该

6、蚀刻清除光刻胶：蚀刻完成斤，光刻胶的使命宣告完成，全部清除斤就对以看到设计好的电路图案。制造第四阶段第6页制造第五阶段一离子注入光刻胶：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。离了注A(lonImplantation)：在真空系统中，用经过加速的、要掺杂的原了的离了照射(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30万千米每小吋。JJiJJJAIMJJ仃d3心叫

7、冲业妙清除光刻胶：离子注入完成后，光刻胶也被清除，而注入区域（绿色部分）也己掺杂，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。■制造第讥阶段•第7页制造第六阶段一电镀晶圆晶体管就绪：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。电镀：在晶圆上电镀i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）。铜层：电镀完成后，铜离子沉积在晶圆表而，形成一个薄薄的铜层。制造第六阶段•第8页制造第七阶段一抛光处理金属层：晶体管级别，八个晶体

8、管的组合，人约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。芯片表而看起來异常平滑，但事实上可能包含20多层复杂的电路，放人之灰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。制造第七阶段第9页制造第八阶段一晶圆切片晶圆测试：内核级别，大约10亳米/0.5英寸。图屮是晶圆的局部，正在接受第一次功能性测试，使用参考电路图案和每-•块芯片进行对比。晶圆切片(Slicing)：