按关键词阅读: it芯片 CPU 光刻机 刻蚀机 光刻胶
工业制硅能得到纯度更高的硅 , 但这个高温、氯气和氢气咱普通人是搞不到的 。
但无论是 UP 主的土方法或者工业方法 , 上面制成的多晶硅并不是制作硅晶圆的最终形态 , 我们还要把它融化以后 , 用 “ 乔赫拉尔斯基方法 ” 法 , 把多晶硅变成单晶硅棒 。
乔赫拉尔斯基方法:专门用于获得单晶半导体( 例如硅、钛和砷化铀 )、金属( 例如铂、铂、银、金 )、盐和合成宝石的晶体生长方法 。
我们平时看到那一个个圆片的晶圆 , 这名 UP 直接用水果刀 , 在棒子上像 “ 片 ” 羊肉一样把晶圆切出来 。
这样成片的硅晶圆有了 , 下一步才是展现实力的时候——刻:光刻和刻蚀 。
这位 UP , 先是涂上一层 “ 光刻胶 ” , 然后把自己的硅晶圆搬到一个小暗房 , 用紫外线等把电路图印在晶圆上 , 这样 UP 主就完成了土 “ 光刻 ” 这一步 。
那正儿八经的光刻是咋样的呢?
当我们有了刚从棒子上 “ 片 ” 好的晶圆 , 得先做一次无尘化处理 , 但凡一粒灰尘混进去 , 都会对硅晶圆的导电性产生影响 , 那这块晶圆基本就废了 。
做好无尘化清洁处理 , 我们再涂上一层光刻胶 , 开始印电路图 。
为啥用光刻胶呢 , 因为它对紫外线极其敏感 。
我们拿出芯片设计阶段提前设计好的电路图掩膜 , 用强紫外线光束透过掩膜把电路图印在光刻胶上 , 第一轮光刻就算结束了
看上去也不是很难?
那你听完我给你讲的这几个细节 。
首先是芯片制造环境 , 因为光刻胶对紫外线这种短波光极其敏感 , 普通日光灯里的紫外线也会让光刻胶提前曝光 , 所以晶圆制造的整个实验室内灯光全都是长波长的黄光 。
这也是我们平时网上看到的制芯实验室都是 “ 黄不拉几 ” 的原因 , 有点像是很久以前胶片冲洗的暗房 。
说完环境 , 我们再说光刻最重要的玩意——光 。
就一个紫外线光也分类很多 , 比如 UV( 紫外线:Ultraviolet )光 。
目前业界使用最多的 DUV( Deep Ultraviolet )光 , 它的波长是 193nm , 除了光刻 ,DUV 还被用在矫正近视眼上面 。
而现在最牛掰的就数 EUV(Extreme Ultraviolet ) , 它的波长只有 13.5 nm 。
【CPU|UP主捡块石头搓出个CPU?恕我直言,人类做不到】之所以我们能造出来越来越小制成的芯片 , 从 14nm 到 7nm 再到 5nm 甚至 3nm , 都源于不断精进的紫外线波长 。
巧妙的是 ,EUV 其实还是用的 DUV 的光源 , 只要用 DUV 的光脉冲去连续两次打击液态金属锡 , 就可以激发出波长更短的 EUV 。
并且上述这些操作 , 可都是纳米级的哈 。
除此之外 , 光刻机里那些反射 EUV 光线的镜子也大有学问 。
那个直径 30 厘米的镜子 , 用 ASML 的话说:
“ 这可能是宇宙中最平滑的人造结构 ”。
它有多平呢?如果这块镜子有地球那么大 , 那它不平的地方也就一根头发丝的厚度 。
光刻结束以后 , 下一步就是刻蚀了 。
光刻只是把电路图印在上面 , 而工业级的刻蚀等一系列步骤可以把这些电路图垒起来 , 并让它导电 。
咱先说 UP 主这边 , 光刻结束以后 , 他直接掏出一瓶酸开始了他的土 “ 刻蚀 ” 步骤 。
但酸刻蚀会刻的相当不均匀 , 还可能会损坏晶圆体 , 而且要酸冲蚀好几遍才能弄干净 。
但正儿八经的刻蚀应该是啥样的?
这就得说到专业的刻蚀机了 。
工业级刻蚀机的用法 , 是选择等离子体物理轰炸冲击的技术 , 在硅晶圆上 “ 炸 ” 出电路图 。
不明白等离子体物理冲击技术也没事 , 你可以理解成盖房子打地基的过程 。
跟光刻机一样 , 我也给大家举几个刻蚀机的技术难点 。
比如等离子体在冲击轰炸晶圆的时候 , 会有极少部分的合成物颗粒落在晶圆上 。
而这个仅有 20nm 的颗粒 , 有可能破坏掉晶圆甚至让芯片直接报废 。
如果我们以加工 5nm 制程芯片为例 , 一片 12 寸的晶圆上 , 直径大于 20nm 的颗粒不能超过两个 。
这相当于在全国土地面积排名第四的青海省 72.23 万平方公里上 , 只能允许 2 粒葡萄大小的颗粒 。
除了上述的颗粒控制以外 , 一台合格的刻蚀机还需要解决均匀性控制、磁场控制等难题 。
刻蚀完以后 , 就是一遍遍的复刻封装了 。
UP 主这边刻蚀完以后 , 经过一系列抛光打磨 , 直接就拿出来一个成品的硅晶圆 , 然后再把它切割一下 , 就直接 “ 装机 ” 使用了 。
手搓 CPU 也就宣告结束了 。
稿源:(未知)
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标题:CPU|UP主捡块石头搓出个CPU?恕我直言,人类做不到( 二 )