芯片为什么这么难造做完这些堪称神迹

2018-06-07 06:51

来源： OFweek电子工程网

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导读： 众所周知，在每个智能设备当中，芯片起到了至关重要的作用，不论是PC、智能手机还是智能可穿戴设备，CUP作为核心元器件都是必不可少的存在。但就这么一个小小的玩意，中国目前却无法有效地进行量产。

芯片运行的原理

制作芯片的主要原材料是硅，通常而言是从砂石之中提炼而出，把沙子中的二氧化硅融化然后还原，最后得到硅单质。然后再在硅单质上进行掺杂，左侧掺入硼元素，右侧掺入磷元素。

掺杂的主要原因是由于硅单质本身不导电，而硅元素周围有四个电子，相当于四个空穴，硼元素周边只有三个电子，相对硅而言缺少了一个电子，因此以空穴导电为主，称之为P型半导体。而磷元素周围有五个电子，相比硅多一个，因此称为N型半导体。两者相结合，也就成为上述的PN结。

PN结的主要特点在于，只有在左侧加正极右侧加负极电流才能通过，如果把电流方向掉转，那么电流是不流通的，这也就是二极管。这样做我们便可以通过这些只能进行单向电流流通的二极管做出许多操作，比如与或非门等等，这些知识如今在高中课程中也有讲到，这里就不再赘述。

怎么做一块芯片？

回到芯片的具体制作，在把硅单质制作出来后进行切片，切成一个个的圆盘。然后在这些圆盘之上涂抹光刻胶，再用紫外线通过透镜对这些涂抹光刻胶的硅片进行光刻，按照设计中的图纸对某些特定位置的光刻胶照射后，这些光刻胶也会产生相应的变化。光刻之后便是腐蚀，由于设计的不同，腐蚀的区域也不同，通产而言经过光刻之后的区域会被腐蚀，而没有经过光刻的区域则不会，当然情况也有可能相反，这都是根据实际需求来制作。

以光刻区域被腐蚀为例，腐蚀的地方为形成凹槽，再在这些凹槽中进行掺杂，也就是上面讲到的硼元素或者磷元素等。最后通过洗刷，把光刻胶洗掉，只留下了掺杂之后的硅片，这时候就可以制作半导体PN结了。

而这样的步骤可能不止一次，若是需要实现复杂的功能，则还需要重复上胶、掺杂、腐蚀、清洗等步骤，然后再在其上沉积金属，进行电路的联接。最后，一片完整的晶圆就此产生。把晶圆切割后，封装就成为芯片。这便是一个完整的芯片制作流程。