科普：芯片制造，層層打造的高科技工藝

　　在介紹過(guò)矽晶圓是什么東西后，同時(shí)，也知道制造 IC 晶片就像是用樂(lè)高積木蓋房子一樣，藉由一層又一層的堆疊，創(chuàng)造自己所期望的造型。然而，蓋房子有相當(dāng)多的步驟，IC 制造也是一樣，制造 IC 究竟有哪些步驟?本文將將就 IC 晶片制造的流程做介紹。

　　層層堆疊的晶片架構(gòu)

　　在開(kāi)始前，我們要先認(rèn)識(shí) IC 晶片是什么。IC，全名積體電路(Integrated Circuit)，由它的命名可知它是將設(shè)計(jì)好的電路，以堆疊的方式組合起來(lái)。藉由這個(gè)方法，我們可以減少連接電路時(shí)所需耗費(fèi)的面積。下圖為 IC 電路的 3D 圖，從圖中可以看出它的結(jié)構(gòu)就像房子的梁和柱，一層一層堆疊，這也就是為何會(huì)將 IC 制造比擬成蓋房子。

　　▲ IC 晶片的 3D 剖面圖。(Source：Wikipedia)

　　從上圖中 IC 晶片的 3D 剖面圖來(lái)看，底部深藍(lán)色的部分就是上一篇介紹的晶圓，從這張圖可以更明確的知道，晶圓基板在晶片中扮演的角色是何等重要。至于紅色以及土黃色的部分，則是于 IC 制作時(shí)要完成的地方。

　　首先，在這里可以將紅色的部分比擬成高樓中的一樓大廳。一樓大廳，是一棟房子的門戶，出入都由這里，在掌握交通下通常會(huì)有較多的機(jī)能性。因此，和其他樓層相比，在興建時(shí)會(huì)比較復(fù)雜，需要較多的步驟。在 IC 電路中，這個(gè)大廳就是邏輯閘層，它是整顆 IC 中最重要的部分，藉由將多種邏輯閘組合在一起，完成功能齊全的 IC 晶片。

　　黃色的部分，則像是一般的樓層。和一樓相比，不會(huì)有太復(fù)雜的構(gòu)造，而且每層樓在興建時(shí)也不會(huì)有太多變化。這一層的目的，是將紅色部分的邏輯閘相連在一起。之所以需要這么多層，是因?yàn)橛刑嗑€路要連結(jié)在一起，在單層無(wú)法容納所有的線路下，就要多疊幾層來(lái)達(dá)成這個(gè)目標(biāo)了。在這之中，不同層的線路會(huì)上下相連以滿足接線的需求。

　　分層施工，逐層架構(gòu)

　　知道 IC 的構(gòu)造后，接下來(lái)要介紹該如何制作。試想一下，如果要以油漆噴罐做精細(xì)作圖時(shí)，我們需先割出圖形的遮蓋板，蓋在紙上。接著再將油漆均勻地噴在紙上，待油漆干后，再將遮板拿開(kāi)。不斷的重復(fù)這個(gè)步驟后，便可完成整齊且復(fù)雜的圖形。制造 IC 就是以類似的方式，藉由遮蓋的方式一層一層的堆疊起來(lái)。

　　制作 IC 時(shí)，可以簡(jiǎn)單分成以上 4 種步驟。雖然實(shí)際制造時(shí)，制造的步驟會(huì)有差異，使用的材料也有所不同，但是大體上皆采用類似的原理。這個(gè)流程和油漆作畫(huà)有些許不同，IC 制造是先涂料再加做遮蓋，油漆作畫(huà)則是先遮蓋再作畫(huà)。以下將介紹各流程。

　　金屬濺鍍：將欲使用的金屬材料均勻?yàn)⒃诰A片上，形成一薄膜。

　　制造光阻：先將光阻材料放在晶圓片上，透過(guò)光罩(光罩原理留待下次說(shuō)明)，將電子束打在不要的部分上，破壞光阻材料結(jié)構(gòu)。接著，再以化學(xué)藥劑將被破壞的材料洗去。

　　蝕刻技術(shù)：將沒(méi)有受光阻保護(hù)的金屬，以蝕刻液洗去。蝕刻液通常是具有高腐蝕性的強(qiáng)酸。

　　光阻去除：使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉，如此便完成一次流程。

　　最后便會(huì)在一整片晶圓上完成很多 IC 晶片，接下來(lái)只要將完成的方形 IC 晶片剪下，便可送到封裝廠做封裝，至于封裝廠是什么東西?就要待之后再做說(shuō)明啰。

　　▲ 各種尺寸晶圓的比較。(Source：Wikipedia)

　　最后，附上一段 Intel 的簡(jiǎn)易 IC 制造流程，看完這部影片應(yīng)該會(huì)對(duì) IC 制造的流程更有感覺(jué)喔。