石头|UP主捡块石头搓出个CPU?恕我直言 人类做不到( 二 )


这样成片的硅晶圆有了,下一步才是展现实力的时候——刻:光刻和刻蚀 。
这位 UP,先是涂上一层 “ 光刻胶 ”,然后把自己的硅晶圆搬到一个小暗房,用紫外线等把电路图印在晶圆上,这样 UP 主就完成了土 “ 光刻 ” 这一步 。
那正儿八经的光刻是咋样的呢?
当我们有了刚从棒子上 “ 片 ” 好的晶圆,得先做一次无尘化处理,但凡一粒灰尘混进去,都会对硅晶圆的导电性产生影响,那这块晶圆基本就废了 。
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做好无尘化清洁处理,我们再涂上一层光刻胶,开始印电路图 。
为啥用光刻胶呢,因为它对紫外线极其敏感 。
我们拿出芯片设计阶段提前设计好的电路图掩膜,用强紫外线光束透过掩膜把电路图印在光刻胶上,第一轮光刻就算结束了
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看上去也不是很难?
那你听完我给你讲的这几个细节 。
首先是芯片制造环境,因为光刻胶对紫外线这种短波光极其敏感,普通日光灯里的紫外线也会让光刻胶提前曝光,所以晶圆制造的整个实验室内灯光全都是长波长的黄光 。
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这也是我们平时网上看到的制芯实验室都是 “ 黄不拉几 ” 的原因,有点像是很久以前胶片冲洗的暗房 。
说完环境,我们再说光刻最重要的玩意——光 。
就一个紫外线光也分类很多,比如 UV( 紫外线:Ultraviolet )光 。
目前业界使用最多的 DUV( Deep Ultraviolet )光,它的波长是 193nm,除了光刻,DUV 还被用在矫正近视眼上面 。
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而现在最牛掰的就数 EUV(Extreme Ultraviolet ),它的波长只有 13.5 nm 。
之所以我们能造出来越来越小制成的芯片,从 14nm 到 7nm 再到 5nm 甚至 3nm,都源于不断精进的紫外线波长 。
巧妙的是,EUV 其实还是用的 DUV 的光源,只要用 DUV 的光脉冲去连续两次打击液态金属锡,就可以激发出波长更短的 EUV 。
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并且上述这些操作,可都是纳米级的哈 。
除此之外,光刻机里那些反射 EUV 光线的镜子也大有学问 。
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那个直径 30 厘米的镜子,用 ASML 的话说:
“ 这可能是宇宙中最平滑的人造结构 ”。
它有多平呢?如果这块镜子有地球那么大,那它不平的地方也就一根头发丝的厚度 。
光刻结束以后,下一步就是刻蚀了 。
光刻只是把电路图印在上面,而工业级的刻蚀等一系列步骤可以把这些电路图垒起来,并让它导电 。
咱先说 UP 主这边,光刻结束以后,他直接掏出一瓶酸开始了他的土 “ 刻蚀 ” 步骤 。
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但酸刻蚀会刻的相当不均匀,还可能会损坏晶圆体,而且要酸冲蚀好几遍才能弄干净 。
但正儿八经的刻蚀应该是啥样的?
这就得说到专业的刻蚀机了 。
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工业级刻蚀机的用法,是选择等离子体物理轰炸冲击的技术,在硅晶圆上 “ 炸 ” 出电路图 。
不明白等离子体物理冲击技术也没事,你可以理解成盖房子打地基的过程 。
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跟光刻机一样,我也给大家举几个刻蚀机的技术难点 。
比如等离子体在冲击轰炸晶圆的时候,会有极少部分的合成物颗粒落在晶圆上 。
而这个仅有 20nm 的颗粒,有可能破坏掉晶圆甚至让芯片直接报废 。
如果我们以加工 5nm 制程芯片为例,一片 12 寸的晶圆上,直径大于 20nm 的颗粒不能超过两个 。


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