芯片中的晶体管是个什么鬼？
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NAND Gate(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Active Layer (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1.5mm x 0.8mm 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:
