本報(bào)記者 徐瑞哲

昨天，上海有了第一條高規(guī)格、高產(chǎn)量的12英寸芯片線。送入這條全自動生產(chǎn)線的 “原料”，是一疊疊有如老式唱片的硅片。而最終，每張“唱片”都將變?yōu)槌汕先f枚集成電路芯片，裝入手機(jī)、電腦、數(shù)碼相機(jī)，甚至第二代身份證內(nèi)。記者走訪距新生產(chǎn)線不遠(yuǎn)的上海集成電路科技館，請科普員演繹這段神奇的IT魔術(shù)。

硅材料要變成芯片，好比先把一根粗粗的火腿腸切成薄片，再把每片火腿腸切成細(xì)丁。一堆原料硅經(jīng)過高溫加熱，被拉伸成圓柱狀的“硅棒”。早期硅棒很細(xì)，直徑只有一兩英寸；而今，硅棒變硅柱，直徑達(dá)到12英寸，約300毫米。硅棒接著被橫剖，均勻切割成晶圓片，進(jìn)行研磨拋光、氧化沉積，最后橫一刀、豎一刀，被分割為數(shù)千枚芯片。

不過在此之前，晶圓在生產(chǎn)線上必須經(jīng)歷一個“沖印、微雕”的復(fù)雜過程。說得簡單點(diǎn)，芯片設(shè)計(jì)師把集成電路圖制成精密版圖，并通過光刻技術(shù)，像膠片感光顯影一樣，逐一“印制”到晶圓上。再經(jīng)刻蝕和摻雜等工藝，晶圓上每一個微型“單元格”內(nèi)，都按圖嵌入晶體管、電阻電容等各種微電子元器件，并以金屬導(dǎo)線相連接，形成功能各異的獨(dú)立芯片。最后還有一道封裝工序，讓每片芯片都穿上金屬、陶瓷或塑料“衣服”，才能裝進(jìn)各種電子終端。

晶圓加工流程

“12英寸”的奧妙

晶圓尺寸越大制作芯片平均成本越低；每片12英寸晶圓所產(chǎn)出的芯片是8英寸的2倍以上

1 氧化

從硅單晶棒上切下來的晶圓在高溫下，表面形成絕緣的二氧化硅薄膜

2 在晶圓表面均勻涂上一層光刻膠

3 光刻

在曝光機(jī)中，紫外光將透過設(shè)計(jì)好的電路掩模版照射到晶圓表面，將細(xì)微的電路圖形精確地復(fù)制到晶圓表面的光刻膠上

4 刻蝕

除去晶圓上沒有被光刻膠掩蓋的薄膜材料

5 摻雜

向晶圓表面暴露出來的硅材料中摻入磷、砷、銻或硼、鋁等雜質(zhì),形成電子元件

6 金屬化

在晶圓表面涂一層金屬膜，重復(fù)光刻、刻蝕，留下金屬導(dǎo)線，連接各電子元件

7 封裝

作者：徐瑞哲來源解放日報(bào))