【周三阅读】教你如何用一堆沙子造出CPU（下篇）
昨天，工程师
昨天我们讲到，晶圆打磨后，我们就可以封装啦！
别急，
我们一步步来
马上进行封装:
1、上面是氧化层, 下面是衬底(硅) -- 湿洗
2、一般来说, 先对整个衬底注入少量(10^10~ 10^13 / cm^3) 的P型物质(最外层少一个电子), 作为衬底 -- 离子注入
3、先加入Photo-resist,保护住不想被蚀刻的地方 -- 光刻
4、上掩膜! (就是那个标注Cr的地方. 中间空的表示没有遮盖, 黑的表示遮住了.) -- 光刻
5、紫外线照上去... 下面被照得那一块就被反应了 -- 光刻
6、撤去掩膜 -- 光刻
7、把暴露出来的氧化层洗掉, 露出硅层(就可以注入离子了) -- 光刻
8、把保护层撤去. 这样就得到了一个准备注入的硅片. 这一步会反复在硅片上进行(几十次甚至上百次). -- 光刻
9、然后光刻完毕后, 往里面狠狠地插入一块少量(10^14~ 10^16 /cm^3) 注入的N型物质
就做成了一个N-well(N-井) -- 离子注入
10、用干蚀刻把需要P-well的地方也蚀刻出来.也可以再次使用光刻刻出来 -- 干蚀刻
11、上图将P-型半导体上部再次氧化出一层薄薄的二氧化硅. -- 热处理
12、用分子束外延处理长出的一层多晶硅， 该层可导电 -- 分子束外延
13、进一步的蚀刻, 做出精细的结构. (在退火以及部分CVD) -- 重复3-8光刻 + 湿蚀刻
14、再次狠狠地插入大量(10^18 ~ 10^20 / cm^3) 注入的P/N型物质, 此时注意MOSFET已经基本成型.-- 离子注入
15、用气相积淀 形成的氮化物层 -- 化学气相积淀
16、将氮化物蚀刻出沟道 -- 光刻 + 湿蚀刻
17、物理气相积淀长出 金属层 -- 物理气相积淀
18、将多余金属层蚀刻. 光刻 + 湿蚀刻
重复17-18长出每个金属层
哦对了...
最开始那个芯片,
大小大约是1.5mm x 0.8mm
就像这样：
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细说一下光刻，有人就问了:小于头发丝直径的操作会很困难, 所以光刻(比如说100nm)是怎么做的呢?
比如说我们要做一个100nm的门电路(90nmtechnology)， 那么实际上是这样的：
这层掩膜是第一层, 大概是10倍左右的Die Size
有两种方法制作:Emulsion Mask 和 MetalMask
EmulsionMask：
这货分辨率可以达到2000line / mm (其实挺差劲的... 所以sub-micron,也即um级别以下的 VLSI不用... )
制作方法: 首先: 需要在Rubylith (不会翻译...)上面刻出一个比想要的掩膜大个20倍的形状 (大概是真正制作尺寸的200倍), 这个形状就可以用激光什么的刻出来, 只需要微米级别的刻度。
然后；
给!它!照!相! , 相片就是Emulsion Mask!
如果要拍的"照片"太大, 也有分区域照的方法。
制作过程:
1. 先做一个Emulsion Mask, 然后用EmulsionMask以及我之前提到的17-18步做Metal Mask! 瞬间有种Recursion的感觉有木有!!!
2.Electron beam:
大概长这样
制作的时候移动的是底下那层，电子束不移动。
就像打印机一样把底下打一遍。
好处是精度特别高, 目前大多数高精度的(<100nm技术)都用这个掩膜.坏处是太慢...
做好掩膜后：
FeatureSize = k*lamda / NA
k一般是0.4，跟制作过程有关；lamda是所用光的波长；NA是从芯片看上去，放大镜的倍率；
以目前的技术水平，这个公式已经变了，因为随着Feature Size减小，透镜的厚度也是一个问题了。
FeatureSize = k * lamda / NA^2
恩，所以其实掩膜可以做的比芯片大一些。至于具体制作方法，一般是用高精度计算机探针 + 激光直接刻板，Photomask(掩膜) 的材料选择一般也比硅晶片更加灵活，可以采用很容易被激光汽化的材料进行制作。
黑科技来了！
浸没式光刻：
这个光刻的方法绝壁是个黑科技一般的点! 直接把Lamda缩小了一个量级，With no extra cost! 你们说吼不吼啊! Food for Thought:Wikipedia上面关于掩膜的版面给出了这样一幅图, 假设用这样的掩膜最后做出来会是什么形状呢?
于是还没有人理Foodfor thought...
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最终成型大概长这样：
此时此刻
小编已经阵亡。
请各位有识之士再接再厉！！
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