本篇文章可幫助小白了解如何制造微處理器和其他集成電路。從一塊矽開始，産生一個具有數百萬個晶體管的設備，融入我們的日常生活中。

制作晶圓

CPU 主要由稱為矽的元素制成。矽在地殼中相當常見，是一種半導體。這意味着根據您添加的材料，它可以在施加電壓時導電。它是使 CPU 工作的“開關”。現代 CPU 實際上包含數百萬個晶體管。

制造 CPU 的第一階段是制造它們所依賴的晶圓。這個過程開始于在石英坩埚（一種不會在高溫下熔化的容器）中熔化多晶矽以及微量的電活性元素，例如砷、硼、磷或銻。

矽是簡單的 FCC 晶格（面心立方）

一旦熔體達到所需溫度，我們将矽晶種或“種子”放入熔體中。熔體緩慢冷卻至所需溫度，晶體在晶種周圍開始生長。随着持續生長，種子會慢慢地從熔體中提取或“拉出”。當錠被拉動時，它會緩緩旋轉。這樣做是為了幫助使熔體中的任何溫度變化正常化。熔體的溫度和提取速度決定了晶錠的直徑，而熔體中電活性元素的濃度決定了由晶錠制成的矽晶片的電學特性。這是一個複雜的專有工藝，需要晶體生長設備上的許多控制功能。

從熔體中拉出 6" 錠。這個過程可能需要幾個小時。

這導緻了一個看起來像這樣的大錠：

為了能夠正常使用，錠必須非常純淨。端部和邊緣是雜質含量最高的區域（這是由于退火造成的），因此端部被切斷，邊緣被磨平，因此鑄錠具有适當的直徑。

接下來從錠中切割晶片。它們通常用快速線鋸切割 1-2 毫米厚。然後将這些晶片的邊緣修圓以防止碎裂和邊緣裂紋。然後對晶片進行化學和機械研磨和抛光，以産生非常平坦的鏡面狀表面。

然後可以加熱晶片以幫助去除任何缺陷。（低溫退火）

再用激光檢查晶片以發現任何表面缺陷。

之後可以将單晶層（外延層）添加到晶片的表面。晶圓現在已準備好進行蝕刻。

1.氧化物 在晶片上注入一層氧化物。這經常是通過将晶片暴露在非常高的溫度下的蒸汽中來完成

2.光刻膠 施加一層有機光刻膠。這就像相機裡的膠卷

3 掩蔽 應用掩膜并通過間隙顯示紫外線。現在使用紫外光，因為它的波長較短。較短的波長意味着它可以通過較小的掩模。紫外光硬化(固定)光刻膠。。

4.清潔 用有機溶劑去除未硬化的掩模。

5.蝕刻 氫氟酸(HF)用于蝕刻掉氧化矽。由于 HF 是無機的，它不會腐蝕光刻膠。

6.清潔 剩餘的光刻膠被洗掉。晶圓現在已準備好摻雜另一種類型的矽。

A p型晶片(矽摻雜硼)具有n型外延層(矽摻雜磷或砷)。

B 掩模用于注入二氧化矽，用于絕緣體。

C 受體原子(硼)擴散到二氧化矽的窗口中

D 使用另一個掩膜會生長額外的二氧化矽。并注入施主原子(如砷等具有過量電子的元素)。

E 另一個掩膜用幹生長額外的二氧化矽。然後使用另一個掩模為觸點注入蒸發的鋁或銅。這是一個雙極結型晶體管(BIT)。

晶體管 這些晶體管用于微處理器和存儲器。它們比 BJT 消耗更少的功率，但以完全相同的方式制造。

這項工作都是在“潔淨室”中完成的，因為即使是最小的灰塵顆粒也會破壞整個芯片！！工人們穿着“兔子裝”來防止灰塵和皮膚顆粒進入空氣中。

如今，大部分過程都是自動化，因此技術人員必須監控許多複雜的機器。

晶圓廠需要大量的基礎設施來處理所有的化學品、高溫和壓力。

許多芯片可以安裝在一個 300 毫米晶圓上（如下圖所示）

一旦制造了充滿芯片的晶片，每個芯片都在晶片上進行測試。如果發現一個壞的，它會被标記以便不使用。大多數不良芯片往往位于晶圓邊緣。最好的芯片位于中心，有時會選擇用于軍事或工業用途的擴展溫度測試。

然後将晶圓切割成單獨的芯片。這些芯片被“綁定”到計算機中的包裝上。通常，粘合是在勞動力成本低的國家進行的。這樣做的設施可能非常大。

（這是哥斯達黎加的裝配廠）

最終産品可能需要 3 個月才能完成

具有 25 百萬個晶體管的CPU以任何标準衡量都令人驚歎。

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