晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。
晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。
与普通机械开关（如Relay、switch）不同，晶体管利用电讯号来控制自身的开合，而且开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可100GHz以上。
指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。
广义上，只要是使用微细加工手段制造出来的半导体片子，都可以叫做芯片，里面并不一定有电路。
比如半导体光源芯片；比如机械芯片，如MEMS陀螺仪；或者生物芯片如DNA芯片。
在通讯与信息技术中，当把范围局限到硅集成电路时，芯片和集成电路的交集就是在“硅晶片上的电路”上。
芯片组，则是一系列相互关联的芯片组合，它们相互依赖，组合在一起能发挥更大的作用，比如计算机里面的处理器和南北桥芯片组，手机里面的射频、基带和电源管理芯片组。
以下这篇文章和你一起学习，《芯片里面的几千万的晶体管是怎么装进去的？》，来自网摘。
要想造个芯片,首先,你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry(外包的晶圆制造公司)。
(此处担心有版权问题…毕竟我也是拿别人钱干活的苦逼phd…就不放全电路图了…大家看看就好，望理解！）。
再放大...
我们终于看到一个门电路啦!这是一个NANDGate(与非门),大概是这样:。
A,B是输入,Y是输出.
其中蓝色的是金属1层,绿色是金属2层,紫色是金属3层,粉色是金属4层...
那晶体管(更正,题主的"晶体管"自199X年以后已经主要是MOSFET,即场效应管了)呢?
仔细看图,看到里面那些白色的点吗?那是衬底,还有一些绿色的边框?那些是ActiveLayer(也即掺杂层.)。
然后Foundry是怎么做的呢?大体上分为以下几步:。
首先搞到一块圆圆的硅晶圆,(就是一大块晶体硅,打磨的很光滑,一般是圆的)。
图片按照生产步骤排列.但是步骤总结单独写出.
1、湿洗(用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)。
2、光刻(用紫外线透过蒙版照射硅晶圆,被照到的地方就会容易被洗掉,没被照到的地方就保持原样.于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案.注意,此时还没有加入杂质,依然是一个硅晶圆.)。
3、离子注入(在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质,不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管.)。
4.1、干蚀刻(之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的,而是为了离子注入而蚀刻的.现在就要用等离子体把他们洗掉,或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构,这一步进行蚀刻).
4.2、湿蚀刻(进一步洗掉,但是用的是试剂,所以叫湿蚀刻).---以上步骤完成后,场效应管就已经被做出来啦~但是以上步骤一般都不止做一次,很可能需要反反复复的做,以达到要求.---。
5、等离子冲洗(用较弱的等离子束轰击整个芯片)。
6、热处理,其中又分为:
6.1、快速热退火(就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上,然后慢慢地冷却下来,为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)。
6.2、退火
6.3、热氧化(制造出二氧化硅,也即场效应管的栅极(gate))。
7、化学气相淀积(CVD),进一步精细处理表面的各种物质。
8、物理气相淀积(PVD),类似,而且可以给敏感部件加coating。
9、分子束外延(MBE)如果需要长单晶的话就需要这个..
10、电镀处理
11、化学/机械表面处理然后芯片就差不多了,接下来还要:。
12、晶圆测试
13、晶圆打磨就可以出厂封装了.我们来一步步看:。
就可以出厂封装了.我们来一步步看:
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1.5mmx0.8mm。
啊~~找到一本关于光刻的书,更新一下,之前的回答有谬误..
书名:<<ICFabricationTechnology>>ByBOSE。
细说一下光刻.题主问了: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DieSize有两种方法制作:EmulsionMask和MetalMaskEmulsionMask:。
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...)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EmulsionMask!给!它!照!相!,相片就是EmulsionMask!如果要拍的"照片"太大,也有分区域照的方法.MetalMask:。
制作过程:1、先做一个EmulsionMask,然后用EmulsionMask以及我之前提到的17-18步做MetalMask!瞬间有种Recursion的感觉有木有!!!。
2、Electronbeam:
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FeatureSize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.
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,Withnoextracost!你们说吼不吼啊!。
FoodforThought: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Foodforthought...
附图的步骤在每幅图的下面标注,一共18步.
最终成型大概长这样:
其中,步骤1-15属于前端处理(FEOL),也即如何做出场效应管。
步骤16-18(加上许许多多的重复)属于后端处理(BEOL),后端处理主要是用来布线.最开始那个大芯片里面能看到的基本都是布线!一般一个高度集中的芯片上几乎看不见底层的硅片,都会被布线遮挡住.
SOI(Silicon-on-Insulator)技术:。
传统CMOS技术的缺陷在于:衬底的厚度会影响片上的寄生电容,间接导致芯片的性能下降.SOI技术主要是将源极/漏极和硅片衬底分开,以达到(部分)消除寄生电容的目的.
传统:
SOI:
制作方法主要有以下几种(主要在于制作硅-二氧化硅-硅的结构,之后的步骤跟传统工艺基本一致.)1.高温氧化退火:。
在硅表面离子注入一层氧离子层
等氧离子渗入硅层,形成富氧层
高温退火
成型.
或者是2.WaferBonding(用两块!)不是要做夹心饼干一样的结构吗?爷不差钱!来两块!。
来两块!
对硅2进行表面氧化
对硅2进行氢离子注入对硅2进行氢离子注入
翻面
将氢离子层处理成气泡层将氢离子层处理成气泡层
切割掉多余部分切割掉多余部分
成型!+再利用
光刻
离子注入离子注入
微观图长这样:
再次光刻+蚀刻
撤去保护,中间那个就是Fin撤去保护,中间那个就是Fin。
门部位的多晶硅/高K介质生长门部位的多晶硅/高K介质生长。
门部位的氧化层生长门部位的氧化层生长
长成这样
源极漏极制作(光刻+离子注入)
初层金属/多晶硅贴片
蚀刻+成型
物理气相积淀长出表面金属层(因为是三维结构,所有连线要在上部连出)。
机械打磨(对!不打磨会导致金属层厚度不一致)
cmos是什么级别试剂
照相机的成像原理：照相机的光学成像系统是按照几何光学原理设计的，利用光的直线传播性质和光的折射与反射规律，以光子为载体，把某一瞬间的被摄景物的光信息量，以能量方式经照相镜头传递给感光材料，最终成为可视的影像。
照相机摄影时必须控制合适曝光量，也就是控制到达感光材料上的合适光子量。
因为银盐感光材料接收光子量有一限定范围，光子量过少形不成潜影核，过多形成过曝，图像不能分辨。
用光圈改变镜头通光口径大小，控制单位时间到达感光材料光子量，用改变快门开闭时间控制曝光时间长短。
照相机分类
1、按照相机使用的胶片和画幅尺寸
可分为35mm照相机(常称135照相机)、120照相机、110照相机、126照相机、中幅照相机、大幅照相机、APS相机、微型相机等。
135照相机使用35mm胶片，其所拍摄的标准画幅为24mmX36mm，一般每个胶卷可拍照36张或24张。
2、按照相机的外型和结构
可分为平视取景照相机(VIEWFINDER)和单镜头反光照相机（单反相机）。此外还有折叠式照相机、双镜头反光相机、平视测距器相机(RANGFINDER)、转机、座机等等。
3、按照相机具有的功能和技术特性
可分为自动调焦照相机，电测光手控曝光照相机，电测光自动曝光照相机等。
此外还有快门优先式、光圈优先式、程序控制式、双优先式、电动卷片(自动卷片、倒片)照相机，自动对焦(AF)照相机，日期后背照相机，内装闪光灯照相机等。
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