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內容簡介

詳細資料

沙子是地殼較為豐富的物質，沙子中所含元素——矽，是地殼第二大組成元素，約占地殼總質量的25%，矽也是半導體製造業的基礎。 重點看沙子，沙子是地球上非常豐富的物質 即便我們身邊有如此之多的矽，但我國在半導體行業的生產能力遠遠不及西方已開發國家，每年進口的晶片已達數萬億，高居進口產品榜首。 下面我們簡單說說沙子是怎麼一步步變成晶片的。 首先，得用碳將矽從沙子（大量含有二氧化矽）中提取出來，以氧化還原的方式，將二氧化矽轉換成純度 98% 以上的矽。 但純度 98% 的矽還不能用於晶片製造，還需採取一些方法將矽進一步純化。純化之後，矽的純度已達標，但是其內部原子排列混亂，無法做為晶片矽基。需要通過一些方法將矽做成單晶矽，實際上就是把非晶體矽或多晶矽轉成為單個晶體的矽棒。 高純度矽要製成單晶矽才能用做矽基材料 有一種叫做拉晶法的工藝，用來將非晶矽或多晶矽製成單晶矽。這種方法是將高純度矽熔化為液體，然後用單晶矽種子和液體表面接觸，一邊旋轉一邊緩慢的向上拉起，得到的矽棒就是單晶矽。矽棒圓柱直徑，就是所有晶圓廠生產的晶圓尺寸，比如8英寸晶圓、12英寸晶圓，直徑越大，生產難度越高。 拉晶法矽棒製法示意 矽棒經過切割成矽片，拋光成鏡面一般光潔的圓盤，就成了晶圓。這也是晶圓廠的產品——晶圓。英特爾最初製造晶片時晶圓直徑僅2英寸（大概50mm）大小，現在晶圓已經達到12英寸，是當初的6倍大了。 矽棒切割為晶圓 在晶片工廠，晶圓被塗上一層非常薄的藍色光刻膠塗層，這種塗層類似以前的底片，是一種光敏材料。塗過光刻膠的晶圓按設計樣式在紫外光（UV）下曝光，光刻膠曝光後，變成可溶的物質。除去變成可溶的光刻膠，就得到一塊像未蝕刻的PCB裸板，未被光照的光刻膠形成了一層掩膜，蝕刻液將沒有掩膜的部分蝕刻掉一些，就成為了一塊布滿電晶體雛形的裸板。 光刻蝕刻過程示意 在蝕刻好的矽基上注入離子，離子注入在製程工藝中是「摻雜」的一種形式，是通過各種化學雜質離子轟擊矽晶圓表面的曝光區域，改變對應區域內矽導電的方式。經過電場加速的高速離子束速度可超過30萬千米每小時。離子注入完成後，光刻膠也將被清除，而被摻雜的材料（綠色部分）也被注入了外來原子。 離子注入過程 至此，電晶體基本完成。在此基礎上，晶圓表面再塗上一層絕緣層（下圖洋紅色物質），並按設計蝕刻一些小孔。然後，晶圓會被放入硫酸銅溶液中，在表面電鍍一層銅。 電鍍過程示意 經過一層層的塗絕緣層、蝕刻、電鍍、拋光，就得到了複雜的立體電路，而晶圓也被加工成了密布晶片單元的晶片板。 電路製作過程 一塊密布晶片的晶圓 最後經過測試、切割、封裝，一堆沙子就被製成了一塊塊價值高昂的晶片。 切割、測試、封裝過程 本文圖片和動畫均由「老郭的封面」加工自網絡。

文章來源取自於：

壹讀 https://read01.com/2KM52EP.html

博客來 https://www.books.com.tw/exep/assp.php/888words/products/0010835636

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