奈米工程等級的千層蛋糕 一篇文帶你看晶片這樣做

記者黃仁杰／台北報導

比指甲還小的晶片如今已成為現代科技的基石，廣泛應用於各種手機、電腦，以及現在的電動車。然而，許多人並不知道，晶片其實並非拼接而成，而是像製作千層蛋糕一樣，一層一層地印上去的。

晶片製造的基本材料是矽，也就是沙子。矽經過提純後被製成圓柱體，然後被切割成薄而平的「晶圓」，這些晶圓為晶片製造後續所有步驟中構建電路提供了基底。

在生產過程中，此時的晶圓可以想像成蛋糕的底座，電路層層疊加在其上，最終形成由多層電路構成的微晶片。

有了底座後，接下來要利用光來印刷電路，也就是一般所稱的「光刻技術」。在光刻製程中，電路圖案被轉移到晶圓上，這是晶片製造中最關鍵的一步，必須先在晶圓上塗覆一層光敏材料，然後利用極紫外光將設計好的電路圖案印刻到晶圓上。

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光刻製程類似奈米尺度的膠片曝光。因此，全球只有少數幾家設備製造商擁有這項先進技術，最具代表性的即是ASML。

晶圓曝光後，透過化學蝕刻去除不需要的部分，最終留下複雜的電路圖案。此工藝透過層層堆疊的方式重複進行，類似於奈米尺度的千層蛋糕製作。

光刻和蝕刻製程完成後，會添加一層新材料，通常是絕緣層或導電層，然後重複整個製程，反覆地塗覆、曝光、蝕刻，透過重複此製程數十次或數百次，即可在晶圓上建構非常複雜的三維電路結構。

而這塊「奈米級的千層蛋糕」，其每一層都需要極高的精度和穩定的環境才能製作完成，即使一個微小的誤差都可能影響最終的成品良率。

最後一步則是切割和封裝。晶圓上的所有電路完成後，會被切割成小晶片，然後進行封裝和測試，最終成為我們在電子設備中常見的組件，例如記憶體晶片和CPU。

晶片製造的過程涵蓋物理學、化學和材料科學，以及高精度儀器和無塵室，經過多道高精度工程工序，最終才成為大多數人所熟知的成品晶片，堪稱人類最先進的生產技術之一。

參考來源：

ASML-6 crucial steps in semiconductor manufacturing
wikipedia-Semiconductor device fabrication