第208节
候,开始搞NMOS和PMOS对称互补器件组成的CMOS电路,发展出来主世界都耳熟能详的CMOS技术工艺。

    但技术发展到了这个阶段,任重就为亮剑世界引入了更加先进的下一代集成电路的生产技术,引入了具备里程碑意义的8080芯片!

    到了8080阶段,这些新的集成电路已经同任重熟悉的电脑芯片非常接近了。

    为了减少整个技术叠代的时间,任重同样在主世界找到相关专业技术人员,将8080全套的生产工艺和设备进行了梳理。

    把生产8080芯片涉及多个关键步骤和设备,包括晶圆制造、掩膜制作、半导体制造、封装和测试等的资料搞得明明白白,进货到亮剑世界进行二次实现,包括把这些设备重新研制出来。

    这可不是一件简单的事情,哪怕是在前面已经研究了大批量集成电路生产设备的基础上,需要为8080生产研究的设备还是非常的艰难。

    首当其冲的就是高纯度晶圆制造。

    这个过程包括拉晶、晶圆切片、晶圆研磨、侵蚀、硅片抛光、清洗以及芯片外延加工,涉及高纯度的材料和严格的温度控制,以确保晶圆的质量和纯度。

    而掩膜制作就是通过光刻技术,利用紫外光对感光材料进行曝光,然后通过化学腐蚀或沉积的方式在芯片表面形成所需的电路图案,这一步骤是确保芯片设计的准确性和可靠性的关键,在芯片制造过程中,这一关就是最核心的所谓光刻环节。

    这个制造过程中间涉及沉积、腐蚀、清洗等多个工艺步骤技术难度都不小,特别是离子注入,这个步骤是改变硅片的导电性质,形成电晶体等电子元件的关键步骤,这一过程需要精确控制各种化学物质的浓度和温度,以确保芯片的性能和稳定性。

    涉及的工艺设计和实现是芯片制造过程中最难的步骤,没有之一。

    而早期的生产设备没有那么完善,所以主世界60年代的芯片生产,更多是要靠人工手搓!

    当初的手搓芯片并不是开玩笑,那些初代芯片工程师们,首先在方格纸上,用彩色铅笔绘制好集成电路版图,再用精细的刀片,在光掩模母版(Rubylith Mask)上,徒手把电晶体和电路连接,一点点刻出来,最后把模板图形,用相机缩小50-100倍,才能获得一张用来做光刻的光掩模,而和这种手工掩膜相匹配的原始光刻机,就是接触式光刻机,所以第一代光刻机只是一个人工手搓芯片的辅助工具。

    更多的是靠工程师的技术水平。

    这种接触式光刻机只会简单粗暴地把光掩膜盖在硅片上,掩膜与光刻胶涂层直接接触,再打光照射,完成曝光,然而这种光照方式的失败率和成本都很高,因为胶体本身及其黏附的浮尘微粒,不仅影响光刻效果,还会对光掩膜造成污染和破环,并且伤害效果会随著光刻次数累积,这不仅使每次光刻的良率低下,往往刻10枚芯片,只有1枚能用,同时也严重损耗光掩膜的寿命,导致一张掩膜,最多只能用个十几次,这样一来,制造芯片的成本非常高。

    早期芯片低质高价就是这样出现的。

    不过这种方式在最初是解决了有无的问题,有了这样的技术,才能把功能更加强大的芯片制作出来。

    要解决这个问题理论上也不难,直观来说,把光掩膜抬起来一点,不让它与光刻胶接触就行。

    早期工程师们也是这么想的。于是他们在接触式光刻机的基础上,加了一个水平和垂直方向上可移动的平台,以及一个用来测量光掩膜和硅片间距与套刻(Overlay)的显微镜,让光刻时两者尽量靠近,但又不直接接触,这就是渐进式光刻机。它避免了光刻胶玷污光掩膜,但却带来一个新的问题:那就是由于光的衍射效应,光刻机的精度下降了。

    宏观上我们认为,光是沿直线传播的,但微观上并不是这样,光具有波动性,在通过小孔窄缝或遇到细微障碍物时,会产生衍射,或者叫绕射,偏离原本的直线传播,照到不应该照到的地方,光源波长,相比窄缝越大,衍射现象越严重,这就像你举著刀,想在硅片上劈一条100纳米宽的口子,结果发现刀刃就有400纳米宽,只能用来劈瓜。

    在渐进式光刻中,光刻精度除了受限于波长之外,还取决于光掩膜到硅片之间的距离,间距越大,硅片上的投影与掩膜上图形的误差就越大。把光掩膜举起来,光刻精度就不够;把光掩膜放下去,光刻成本又太高,这个徘徊于接触和渐进式光刻机的时期,就是半导体史上的遮蔽式光刻年代。而这两种古早的光刻机,统称为Mask Aligner,它们所使用的1:1光掩膜,就是一个遮光板,光刻机只用把光影照在硅片上,构造简单,不需要任何复杂的光学系统。

    接触式光刻机

    这种接触式光刻机,虽然说也可以用来生产出芯片,早期的SRAM存储芯片,以及古早时期第一枚商用CPU,都是用这种设备来生产的,但在当时却没有什

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