在智能手机等众多数码产品的更新迭代中，技术变革悄然发生。苹果A15仿生芯片等尖端芯片正在让更多创新技术成为可能。这些芯片是怎么做出来的，关键步骤是什么？
智能手机、个人电脑、游戏主机等现代数码产品的强大性能自不必说，而这些强大的性能大多来自于那些体积非常小但非常复杂的科技产品——芯片。世界被芯片包围：2020年，全世界生产了超过一万亿个芯片，相当于地球上每个人拥有和使用130个芯片。即便如此，近期芯片短缺问题依然突出，这个数字还没有达到上限。
虽然可以这么大规模的生产芯片，但是生产芯片并不容易。芯片的制造过程非常复杂。今天，我们将介绍六个关键步骤：沉积、光刻胶涂覆、光刻、蚀刻、离子注入和封装。
沉淀物
沉积步骤从晶片开始，晶片是从99.99%纯度的硅圆柱体(也称为硅锭)并打磨得极其光滑。然后根据结构要求，在晶片上沉积一层导体、绝缘体或半导体材料的薄膜，这样就可以在上面印刷第一层了。这一重要步骤通常被称为沉积
随着芯片变得越来越小，在晶圆上印刷图案变得更加复杂。沉积、蚀刻和光刻技术的进步是芯片越做越小的关键，从而促进了摩尔的法律。这包括使用新材料的创新技术，使沉积过程更加精确。
光致抗蚀涂层
晶片将被光敏材料覆盖。光刻胶(也叫光刻胶).有两种光刻胶：—— 正性光刻胶和负性光刻胶。
正性光刻胶和负性光刻胶的主要区别在于材料的化学结构和光刻胶对光的反应方式。对于正性光刻胶，暴露在紫外光下的区域会改变其结构，变得更容易溶解，从而为刻蚀和沉积做准备。相反，负性光刻胶在光照射的区域会发生聚合，使其更难溶解。正性光刻胶在半导体制造中应用广泛，因为它可以实现更高的分辨率，这使得它成为光刻的更好选择。现在世界上有很多公司生产用于半导体制造的光刻胶。
光刻
它在光刻芯片制造过程中非常重要，因为它决定了芯片上的晶体管可以有多小。在这个阶段，晶片被放置在掩模对准器中，并暴露于深紫外光(DUV)。很多时候它们的细度比沙粒还要小几千倍。
光线将通过面具，而光刻机的光学系统(DUV系统的透镜)会将光罩上设计好的电路图案缩小，聚焦在晶圆上的光刻胶上。如前所述，当光线照射到光刻胶上时，会发生化学变化，掩膜版上的图案就会印在光刻胶涂层上。
使曝光的图案完全正确是一项棘手的任务，在这个过程中可能会出现粒子干涉、折射和其他物理或化学缺陷。那这就是为什么有时我们需要通过特别修改掩模上的图案来优化最终的曝光图案，以便印刷的图案成为我们需要的图案。我们的系统通过计算光刻来生成与最终曝光图案完全不同的掩模设计，但这正是我们想要实现的，因为只有这样才能得到所需的曝光图案。
腐蚀
下一步是去除退化的光致抗蚀剂，以显示所需的图案。在蚀刻过程中，晶片被烘烤和显影，一些光致抗蚀剂被洗掉，从而显示出开放通道的3D图案。蚀刻工艺必须准确和一致地形成导电特征，而不影响芯片结构的整体完整性和稳定性。先进的蚀刻技术使芯片制造商能够使用双、四和基于空间的图案来创建微小尺寸的现代芯片设计。
像光刻胶一样，蚀刻可以分为干和湿类型。干法蚀刻使用气体来确定晶片上暴露的图案。湿法蚀刻用化学方法清洗晶片。
一个芯片有几十层，所以蚀刻必须小心控制，以避免损坏多层芯片结构的底层。如果蚀刻的目的是在结构中产生空腔，则必须确保空腔的深度完全正确。对于一些高达175层的芯片设计，例如3D NAND，蚀刻步骤尤其重要且困难。
离子注入
一旦图案被蚀刻在晶片上，晶片就会受到正离子或负离子的轰击，以调整某些图案的导电性。作为晶片的材料，硅不是完美的绝缘体或完美的导体。硅的导电性介于两者之间。
将带电离子导入硅晶体中，这样就可以控制电流的流动，从而制造出电子开关3354晶体管，这是芯片的基本组成部分，被称为电离又名离子注入在该层被离子化之后，用于保护未被蚀刻的区域的剩余光致抗蚀剂将被去除。
包装
在一个晶圆上制造芯片需要上千道工序，从设计到生产需要三个多月。为了将芯片从晶片中取出，使用金刚石锯将其切割成单个的芯片。这些芯片叫做裸芯片是从12英寸的晶圆上分离出来的，12英寸的晶圆是半导体制造中最常用的尺寸。由于芯片的大小不同，一些晶圆可以包含数千个芯片，而另一些晶圆只包含几十个。
这些裸露的芯片将被放置在一个基底3354.这种基板使用金属箔将裸芯片的输入和输出信号引导到系统的其他部分。然后我们会用一个带浸泡板，这是一个扁平的金属保护容器，里面装满了冷却剂，以确保芯片在工作过程中保持冷却。
它it’这才刚刚开始。
现在，芯片已经成为你的智能手机、电视、平板电脑等电子产品的一部分。它可能只有拇指大小，但一个芯片可以包含数十亿个晶体管。比如苹果 A15仿生芯片包含150亿个晶体管，每秒可执行15.8万亿次运算。
当然，半导体制造涉及的步骤远不止这些。芯片必须经过更多的步骤，如测量、检查、电镀、测试等。每个芯片在成为电子设备的一部分之前都要经过数百道这样的工序。
编辑：李倩
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