本文轉載自ASML阿斯麥光刻微信公眾號

製造晶片需要在晶圓片上不斷累加圖案，這些圖案縱向連線，

可達100多層

。

晶片的製造包含數百個步驟，從設計到量產可能需要四個月的時間。

在晶圓廠的無塵室裡，珍貴的晶圓片透過機械裝置不斷傳送，整個過程中，空氣質量和溫度都受到嚴格控制。

芯人必讀

晶片是如何製作出來的？

晶片製造的關鍵工藝（10大步驟）

沉積

製造晶片的第一步，通常是將材料薄膜沉積到晶圓上。材料可以是導體、絕緣體或半導體。

光刻膠塗覆

進行光刻前，首先要在晶圓上塗覆光敏材料“光刻膠”或“光阻”，然後將晶圓放入光刻機。

曝光

在掩模版上製作需要印刷的圖案藍圖。晶圓放入光刻機後，光束會透過掩模版投射到晶圓上。光刻機內的光學元件將圖案縮小並聚焦到光刻膠塗層上。在光束的照射下，光刻膠發生化學反應，光罩上的圖案由此印刻到光刻膠塗層。

計算光刻

光刻期間產生的物理、化學效應可能造成圖案形變，因此需要事先對掩模版上的圖案進行調整，確保最終光刻圖案的準確。ASML將現有光刻資料及圓晶測試資料整合，製作演算法模型，精確調整圖案。

烘烤與顯影

晶圓離開光刻機後，要進行烘烤及顯影，使光刻的圖案永久固定。洗去多餘光刻膠，部分塗層留出空白部分。

刻蝕

顯影完成後，使用氣體等材料去除多餘的空白部分，形成3D電路圖案。

計量和檢驗

晶片生產過程中，始終對晶圓進行計量和檢驗，確保沒有誤差。檢測結果反饋至光刻系統，進一步最佳化、調整裝置。

離子注入

在去除剩餘的光刻膠之前，可以用正離子或負離子轟擊晶圓，對部分圖案的半導體特性進行調整。

視需要重複製程步驟

從薄膜沉積到去除光刻膠，整個流程為晶圓片覆蓋上一層圖案。而要在晶圓片上形成積體電路，完成晶片製作，這一流程需要不斷重複，可多達100次。

封裝晶片

最後一步，切割晶圓，獲得單個晶片，封裝在保護殼中。這樣，成品晶片就可以用來生產電視、平板電腦或者其他數字裝置了！

迷你摩天大樓

正如上文提到的“視需要重複製程步驟”，現代晶片的結構可多達100層，需要以奈米級的精度相互疊加，這精度又稱為“

套刻精度

”。晶片上光刻的各層圖案大小不一，這意味著，光刻各層圖案需要用到不同裝置。

ASML的DUV深紫外線光刻機有數種不同的機種，適合最小圖案的關鍵性光刻需求以及普通圖案的正常光刻。

多幹淨才幹淨？

要知道，無論灰塵或異物如何微小，一旦落到晶圓上，都會損壞晶片。何況現代晶片有些需要經歷幾十甚至上百層的製程，如何保證晶片生產的良率，晶圓廠的清潔度至關重要。

無塵室到底有多潔淨？

比我們日常生活的空間要乾淨

10,000倍

左右！大多數晶片製造商的 “ISO 1級”無塵室都能做到幾乎“零粉塵”，具體來說，在每立方米空氣中，100到200奈米的顆粒不超過10個，且沒有大於200奈米的顆粒。相比之下，一家乾淨的現代醫院裡，每立方米空氣中含有粉塵顆粒約10，000個，這差距可不是一點點。

無塵室內的空氣不斷過濾、迴圈。員工需要穿著特殊的工作服（又稱“兔子服”），維持零粉塵的工作環境。

ASML的光刻機工廠位於荷蘭菲爾德霍芬，ASML的裝置也都產自無塵室。

各類晶片製造模式

IDMs是指同時設計並製造晶片，代表企業包括英特爾和三星。Foundries則是根據合同為其他公司製造晶片，代表企業包括臺積電、格芯和聯電。而Fabless自身不設晶圓廠，如高通、英偉達和超微半導體。他們專注晶片設計，不涉及生產設施建設和維護，從而避免高昂的成本。這些公司可能將生產外包給代工廠。

晶片是如何製造出來的，最後我們一起來聽聽Scott Middlebrooks的解說。

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