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江湖车侠|CPU是如何制造出来的（全程高清图解）( 三 )


一般来说 ， 决定步进重复曝光机性能有两大要素：一个是光的波长 ， 另一个是透镜的数值孔径 。 如果想要缩小晶圆上的晶体管尺寸 ， 就需要寻找能合理使用的波长更短的光（EUV ， 极紫外线）和数值孔径更大的透镜(受透镜材质影响 ， 有极限值） 。
江湖车侠|CPU是如何制造出来的（全程高清图解）ASML公司TWINSCAN NXE:3300B
由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级别 。 一块晶圆上可以切割出数百个处理器 ， 不过从这里开始把视野缩小到其中一个上 ， 展示如何制作晶体管等部 件 。 晶体管相当于开关 ， 控制着电流的方向 。 现在的晶体管已经如此之小 ， 一个针头上就能放下大约3000万个 。
江湖车侠|CPU是如何制造出来的（全程高清图解）溶解光刻胶
对曝光后的晶圆进行显影处理 。 以正光刻胶为例 ， 喷射强碱性显影液后 ， 经紫外光照射的光刻胶会发生化学反应 ， 在碱溶液作用下发生化学反应 ， 溶解于显影液中 ， 而未被照射到的光刻胶图形则会完整保留 。 显影完毕后 ， 要对晶圆表面的进行冲洗 ， 送入烘箱进行热处理 ， 蒸发水分以及固化光刻胶 。
江湖车侠|CPU是如何制造出来的（全程高清图解）蚀刻
将晶圆浸入内含蚀刻药剂的特制刻蚀槽内 ， 可以溶解掉暴露出来的晶圆部分 ， 而剩下的光刻胶保护着不需要蚀刻的部分 。 期间施加超声振动 ， 加速去除晶圆表面附着的杂质 ， 防止刻蚀产物在晶圆表面停留造成刻蚀不均匀 。
江湖车侠|CPU是如何制造出来的（全程高清图解）清除光刻胶
通过氧等离子体对光刻胶进行灰化处理 ， 去除所有光刻胶 。 此时就可以完成第一层设计好的电路图案 。
江湖车侠|CPU是如何制造出来的（全程高清图解）光刻胶
再次浇上光刻胶(蓝色部分) ， 然后光刻 ， 并洗掉曝光的部分 ， 剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料 。 由于现在的晶体管已经3D FinFET设计 ， 不可能一次性就能制作出所需的图形 ， 需要重复之前的步骤进行处理 ， 中间还会有各种成膜工艺（绝缘膜、金属膜）参与到其中 ， 以获得最终的3D晶体管 。
江湖车侠|CPU是如何制造出来的（全程高清图解）离子注入(Ion Implantation)
在真空系统中 ， 用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料 ， 从而在被注入的区域形成特殊的注入层 ， 并改变这些区 域的硅的导电性 。 经过电场加速后 ， 注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时 。
在特定的区域 ， 有意识地导入特定杂质的过程称为“杂质扩散” 。 通过杂质扩散可以控制导电类型（P结、N结）之外 ， 还可以用来控制杂质浓度以及分布 。
现在一般采用离子注入法进行杂质扩散 ， 在离子注入机中 ， 将需要掺杂的导电性杂质导入电弧室 ， 通过放电使其离子化 ， 经过电场加速后 ， 将数十到数千keV能量的离子束由晶圆表面注入 。 离子注入完毕后的晶圆还需要经过热处理 ， 一方面利用热扩散原理进一步将杂质“压入”硅中 ， 另一方面恢复晶格完整性 ， 活化杂质电气特性 。


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