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英特尔石英到芯片，都经历了什么？


半导体作为我国最重要的产业之一 ，
每年为全球贡献近五千亿美金的产值 ，
可以毫不夸张的说 ，
半导体技术无处不在 。
英特尔石英到芯片，都经历了什么？
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俗话说：巧妇难为无米之炊 ，
硅晶圆作为制造半导体器件和芯片的基本材料 ，
在产业中扮演着举足轻重的地位 ，
硅是当今最重要、应用最广泛的半导体材料 。
在实际的生产中 ，
我们通常将二氧化硅还原成单晶硅 ，
但是这个过程难度很高 ，
因为实际用到的晶圆纯度很高 ，
然后拉出单晶硅晶棒
再到最后切割成一片薄薄的晶圆 。
再经过晶圆涂膜、光刻显影蚀刻、
离子注入、晶圆测试、封装等流程 ，
芯片就制作完成了 。
1.石英砂
硅是地壳内第二丰富的元素 ， 而脱氧后的硅砂（尤其是石英）最多包含25％的硅元素 ， 以二氧化硅（SiO2）的形式存在 ， 这也是半导体制造产业的基础 。
注：经查阅相关文献 ， 半导体用石英砂要求粒度20-200目 ， 外观白色或结晶色 。 耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、独特的光学特性 ， 二氧化硅含量99.5-99.9% ， 氧化亚铁≤0.005% ， 氧化铁≤0.001% 。
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2.硅熔炼
12英寸/300毫米晶圆级 ， 通过多步净化得到可用于半导体知道质量的硅 ， 学名电子级硅（EGS） ， 平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子 。 下图展示的是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的 ， 最后得到的就是硅锭（ingot） 。
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3.单晶硅锭
整体基本呈圆柱形 ， 重约100千克 ， 硅纯度 99.9999％ 。
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4.硅锭切割
横向切割成圆形的单个硅片 ， 也就是我们常说的晶圆 （Wafer） 。 顺便说 ， 这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧？
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5.晶圆
切割出的是晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕 ， 表面甚至可以当镜子 。 事实上 ， intel自己并不生产这种晶圆 ， 而是从第三方半导体企业那里直接购买成品 ， 然后利用直接的生产线进一步加工 ， 比如现在主流的45nm HKMG（高K金属柵极） 。 值得一提的是 ， intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米 。
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6.光刻胶（Photo Resist）
下图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体 ， 类似制作传统胶片的那种 。 晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平 。
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光刻一：光刻胶层随后透过掩模（Mask）被曝光在紫外线（UV）之下 ， 变得可溶 ， 期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化 。 掩模上印着预 先设计好的电路图案 ， 紫外线透过它照在光刻胶层上 ， 就会形成微处理器的每一层电路图案 。 一般来说 ， 在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一 。
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光刻二：由此进入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 。


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