Chip máy tính được sản xuất như thế nào
Bạn đã từng bao giờ biết các chip như bộ vi xử lý, bộ xử lý video, bộ nhớ, chipset,… được
sản xuất như thế nào chưa? Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ giới thiệu các thông tin cần
thiết để bạn có thể nắm được các kiến thức cơ bản về quá trình sản xuất chip như thế nào.

Quá trình chế tạo chất bán dẫn có thể được tóm tắt lại qua các bướ
c như sau:
•
Thiết kế chip: Đây là bước các kiến trúc sư thiết kế chip, nghĩa là cách nó sẽ làm việc
như thế nào.
•
Chế tạo đế chip (wafer): Đây là quá trình chính trong việc sản xuất chip và chúng ta sẽ
xem xét đến nó trong hướng dẫn này.
•
Chuẩn bị kiến khuôn rập: Bước này cơ bản gồm việc cắt các chip từ wafer
•
Đóng gói: Trong bước này, các thiết bị đầu cuối và phần chính được bổ sung vào chip
•
Kiểm thử: Chip được kiểm tra trước khi đem đi bán.
Mỗi bước trong các bước trên lại được chia nhỏ hơn.

Khi nói “sản xuất chip” thì thường là chúng ta nghĩ về bước chế tạo, đây là bước phức tạp nhất.
Và đây cũng là bước mà chúng tôi sẽ giải thích đến trong hướng dẫn này.

Quá trình chế tạo Wafer (đế chip) thô

Wafer là một đế mà các chip sẽ được xây dựng trên đó. Các wafer thô được sản xuất bằng
silicon, thành phần hợp chất của cát biển. Chúng được tạo thông qua quá trình có tên gọi là
Czochralski, ở đây một mẩu tinh thể silicon có cấu trúc hình que sau đó được nhúng vào trong
silicon nóng chảy. Cấu trúc hình que này sẽ được kéo và quay đồng thời, tạo nên một mẩu hình
trụ lớn của tinh thế silicon, mẩu tinh thể cỡ lớn này vẫn được biết đến là thỏi.

hiện này bằng việc lộ sáng wafer với nhiệt độ và gas cực nóng. Việc cấy này cũng tương tự như
cách gỉ sắt bám trên bề mặt kim loại khi lộ sáng wafer, tuy nhiên nó sẽ xảy ra nhanh hơn.

Tiếp theo wafer được tạo một loại vật chất có tên gọi là photoresist, đây là loại vật chất có thể bị
hòa tan khi lộ sáng tia bức xạ. Mặt nạ đầu tiên được áp dụng và wafer được lộ sáng tia bức xạ.
Phần mềm của photoresist được tách bằng một dung dịch và sau đó các thành phần của lớp
silicon dioxide đã bị lộ sẽ được tách trong quá trình tách axit. Phần thừa của photoresist được
tách bỏ, chính vì vậy lúc này chúng ta có wafer với lớp silicon dioxide có hình thù như mặt nạ
đầu tiên.

Một lớp silicon dioxide khác tiếp tục được thực hiện trên wafer, lớn polysilicon được áp trên mặt
trên của nó và sau đó một lớp photoresist khác được thực hiện tiếp trên chúng. Mặt nạ thứ hai
được thực hiện và wafer được lộ sáng tia bức xạ lần thứ hai. Phần photoresist mềm được tách bỏ
bằng dung dịch và sau đó các phần của polysilicon và lớp silicon dioxide đã được lộ sáng bị tách
bới axit. Phần dư thừa của photoresist được tách bỏ và lúc này chúng ta có wafer với lớp silicon
dioxide có khuôn hình như mặt nạ đầu tiên và phần trên của nó là một polysilicon và các lớp
silicon dioxide có khuôn hình của mặt nạ thứ hai.

Sau hai bước này, một quá trình có tên gọi doping (hay còn gọi là sự ion hóa) sẽ diễn ra. Ở đây
các vùng đã được lộ sáng của wafer được in đậm bằng các biểu tượng khác nhau, mục đích để
thay đổi đường các vùng lộ sáng dẫn điện. Các vùng lộ sáng sẽ được biến đổi thành chất bán dẫn
loại P (cực dương) hoặc bán dẫn kiểu N (cực âm), phụ thuộc vào các chất hóa học đã được sử
dụng: Phốt pho, Atimom và thạch tín là các chất điển hình vẫn được sử dụng để tạo lớp bán dẫn
N, còn Bo, Indi và Gali được sử dụng để tạo các lớp bán dẫn P. Việc sắp xếp các lớp bán dẫn này
sẽ tạo nên các transistor PNP hoặc NPN.

Việc tạo lớp và dùng mặt nạ được lặp lại nhiều lần sau layout của mặt nạ kế tiếp. Một kim loại
sau đó sẽ được ép vào wafer, lấp đầy các lỗ đã được hình thành để tạo kết nối giữa các lớp với
nhau. Các quá trình sử dụng mặt nạ và tách axit sẽ được thực hiện để bổ sung thêm các kết nối
điện.