12英寸“唱片”(组图)

本报记者 徐瑞哲

昨天，上海有了第一条高规格、高产量的12英寸芯片线。送入这条全自动生产线的 “原料”，是一叠叠有如老式唱片的硅片。而最终，每张“唱片”都将变为成千上万枚集成电路芯片，装入手机、电脑、数码相机，甚至第二代身份证内。记者走访距新生产线不远的上海集成电路科技馆，请科普员演绎这段神奇的IT魔术。

硅材料要变成芯片，好比先把一根粗粗的火腿肠切成薄片，再把每片火腿肠切成细丁。一堆原料硅经过高温加热，被拉伸成圆柱状的“硅棒”。早期硅棒很细，直径只有一两英寸；而今，硅棒变硅柱，直径达到12英寸，约300毫米。硅棒接着被横剖，均匀切割成晶圆片，进行研磨抛光、氧化沉积，最后横一刀、竖一刀，被分割为数千枚芯片。

不过在此之前，晶圆在生产线上必须经历一个“冲印、微雕”的复杂过程。说得简单点，芯片设计师把集成电路图制成精密版图，并通过光刻技术，像胶片感光显影一样，逐一“印制”到晶圆上。再经刻蚀和掺杂等工艺，晶圆上每一个微型“单元格”内，都按图嵌入晶体管、电阻电容等各种微电子元器件，并以金属导线相连接，形成功能各异的独立芯片。最后还有一道封装工序，让每片芯片都穿上金属、陶瓷或塑料“衣服”，才能装进各种电子终端。

晶圆加工流程

“12英寸”的奥妙

晶圆尺寸越大制作芯片平均成本越低；每片12英寸晶圆所产出的芯片是8英寸的2倍以上

1 氧化

从硅单晶棒上切下来的晶圆在高温下，表面形成绝缘的二氧化硅薄膜

2 在晶圆表面均匀涂上一层光刻胶

3 光刻

在曝光机中，紫外光将透过设计好的电路掩模版照射到晶圆表面，将细微的电路图形精确地复制到晶圆表面的光刻胶上

4 刻蚀

除去晶圆上没有被光刻胶掩盖的薄膜材料

5 掺杂

向晶圆表面暴露出来的硅材料中掺入磷、砷、锑或硼、铝等杂质,形成电子元件

6 金属化

在晶圆表面涂一层金属膜，重复光刻、刻蚀，留下金属导线，连接各电子元件

7 封装

作者：徐瑞哲来源解放日报)