晶体管是怎么生产出来的_芯片上晶体管怎么种植

　　晶体管是怎么生产出来的

　　下面我们来看看CPU中晶体管是怎么做出来的，步骤如下：

　　（1） 硅提纯

　　生产CPU等芯片的材料是半导体，现阶段主要的材料是硅Si，这是一种非金属元素，从化学的角度来看，由于它处于元素周期表中金属元素区与非金属元素区的交界处，所以具有半导体的性质，适合于制造各种微小的晶体管，是目前最适宜于制造现代大规模集成电路的材料之一。 　　在硅提纯的过程中，原材料硅将被熔化，并放进一个巨大的石英熔炉。这时向熔炉里放入一颗晶种，以便硅晶体围着这颗晶种生长，直到形成一个几近完美的单晶硅。以往的硅锭的直径大都是300毫米，而CPU厂商正在增加300毫米晶圆的生产。

　　（2）切割晶圆

　　硅锭造出来了，并被整型成一个完美的圆柱体，接下来将被切割成片状，称为晶圆。晶圆才被真正用于CPU的制造。所谓的“切割晶圆”也就是用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片，并将其划分成多个细小的区域，每个区域都将成为一个CPU的内核（Die）。一般来说，晶圆切得越薄，相同量的硅材料能够制造的CPU成品就越多。

　　（3）影印（Photolithography）

　　在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻（Photoresist）物质，紫外线通过印制着CPU复杂电路结构图样的模板照射硅基片，被紫外线照射的地方光阻物质溶解。而为了避免让不需要被曝光的区域也受到光的干扰，必须制作遮罩来遮蔽这些区域。这是个相当复杂的过程，每一个遮罩的复杂程度得用10GB数据来描述。

　　（4）蚀刻（Etching）

　　这是CPU生产过程中重要操作，也是CPU工业中的重头技术。蚀刻技术把对光的应用推向了极限。蚀刻使用的是波长很短的紫外光并配合很大的镜头。短波长的光将透过这些石英遮罩的孔照在光敏抗蚀膜上，使之曝光。接下来停止光照并移除遮罩，使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜，以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅。然后，曝光的硅将被原子轰击，使得暴露的硅基片局部掺杂，从而改变这些区域的导电状态，以制造出N井或P井，结合上面制造的基片，CPU的门电路就完成了。

　　（5）重复、分层

　　为加工新的一层电路，再次生长硅氧化物，然后沉积一层多晶硅，涂敷光阻物质，重复影印、蚀刻过程，得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。重复多遍，形成一个3D的结构，这才是最终的CPU的核心。每几层中间都要填上金属作为导体。Intel的Pentium 4处理器有7层，而AMD的Athlon 64则达到了9层。层数决定于设计时CPU的布局，以及通过的电流大小。

　　（6）封装

　　这时的CPU是一块块晶圆，它还不能直接被用户使用，必须将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。封装结构各有不同，但越高级的CPU封装也越复杂，新的封装往往能带来芯片电气性能和稳定性的提升，并能间接地为主频的提升提供坚实可靠的基础。

　　芯片上晶体管怎么种植

　　首先，你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry（外包的晶圆制造公司）

　　A，B是输入，Y是输出。其中蓝色的是金属1层，绿色是金属2层，紫色是金属3层，粉色是金属4层。

　　那晶体管（更正，题主的“晶体管”自199X年以后已经主要是MOSFET，即场效应管了）呢？

　　仔细看图，看到里面那些白色的点吗？那是衬底，还有一些绿色的边框？那些是ActiveLayer（也即掺杂层。）然后Foundry是怎么做的呢？大体上分为以下几步：

　　首先搞到一块圆圆的硅晶圆，（就是一大块晶体硅，打磨的很光滑，一般是圆的）

　　图片按照生产步骤排列。但是步骤总结单独写出：

　　1、湿洗（用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质）

　　2、光刻（用紫外线透过蒙版照射硅晶圆，被照到的地方就会容易被洗掉，没被照到的地方就保持原样。于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案。注意，此时还没有加入杂质，依然是一个硅晶圆。）

　　3、离子注入（在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质，不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管。）

　　4.、干蚀刻（之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的，而是为了离子注入而蚀刻的。现在就要用等离子体把他们洗掉，或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构，这一步进行蚀刻）。

　　5、湿蚀刻（进一步洗掉，但是用的是试剂，所以叫湿蚀刻）。---以上步骤完成后，场效应管就已经被做出来啦~但是以上步骤一般都不止做一次，很可能需要反反复复的做，以达到要求。---

　　6、等离子冲洗（用较弱的等离子束轰击整个芯片）6、热处理，其中又分为：

　　7、快速热退火（就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上，然后慢慢地冷却下来，为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化）

　　更多精彩阅读推荐：

　　晶体管是什么器件_晶体管的控制方式

　　三款晶体管逆变器电路图

　　晶体管是做什么的_晶体管的三个工作区是什么

　　晶体管的主要功能是什么_晶体管放大的外部条件