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【呆涛的回答(960票)】: 额 .. 既然被邀请了我就说一下吧: (话说为啥破布大神不在了...) 要想造个芯片, 首先, 你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry (外包的晶圆制造公司) (此处担心有版权问题… 毕竟我也是拿别人钱干活的苦逼phd… 就不放全电路图了… 大家看看就好， 望理解！ ） 
再放大... 
cool! 我们终于看到一个门电路啦! 这是一个NAND Gate(与非门), 大概是这样: 
A, B 是输入, Y是输出. A, B 是输入, Y是输出. 其中蓝色的是金属1层, 绿色是金属2层, 紫色是金属3层, 粉色是金属4层... 那晶体管(更正, 题主的"晶体管" 自199X年以后已经被CMOS, 即场效应管大规模取代了 )呢? 仔细看图, 看到里面那些白色的点吗? 那是衬底, 还有一些绿色的边框? 那些是Active Layer (也即掺杂层.) 然后Foundry是怎么做的呢? 大体上分为以下几步: 首先搞到一块圆圆的硅晶圆, (就是一大块晶体硅, 打磨的很光滑, 一般是圆的) 1. 湿洗 (用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)
1上面是氧化层, 下面是衬底(硅) 2. 光刻 (用紫外线透过蒙版照射硅晶圆, 被照到的地方就会容易被洗掉, 没被照到的地方就保持原样. 于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案. 注意, 此时还没有加入杂质, 依然是一个硅晶圆. )
3先加入Photo-resist, 保护住不想被蚀刻的地方
4.上掩膜! (就是那个标注Cr的地方. 中间空的表示没有遮盖, 黑的表示遮住了.)
5 紫外线照上去... 下面被照得那一块就被反应了
6.撤去掩膜.
7 把暴露出来的氧化层洗掉, 露出硅层(就可以注入离子了)
8 把保护层撤去. 这样就得到了一个准备注入的硅片. 这一步会反复在硅片上进行(几十次甚至上百次). 3. 离子注入 (在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质, 不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管.) 
2 一般来说, 先对整个衬底注入少量(10^10 ~ 10^13 / cm^3) 的P型物质(最外层少一个电子), 作为衬底
9 然后光刻完毕后, 往里面狠狠地插入一块少量(10^14 ~ 10^16 /cm^3) 注入的N型物质 就做成了一个N-well (N-井)
14 再次狠狠地插入大量(10^18 ~ 10^20 / cm^3) 注入的P/N型物质, 此时注意MOSFET已经基本成型. 4.1干蚀刻 (之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的,而是为了离子注入而蚀刻的. 现在就要用等离子体把他们洗掉, 或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构, 这一步进行蚀刻).
10 用干蚀刻把需要P-well的地方也蚀刻出来. 也可以再次使用光刻刻出来. 4.2湿蚀刻 (进一步洗掉, 但是用的是试剂, 所以叫湿蚀刻).
13 进一步的蚀刻, 做出精细的结构. (在退火以及部分CVD)13 进一步的蚀刻, 做出精细的结构. (在退火以及部分CVD)
16 将氮化物蚀刻出沟道
18 将多余金属层蚀刻. --- 以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦~ 但是以上步骤一般都不止做一次, 很可能需要反反复复的做, 以达到要求. --- 等离子冲洗 (用较弱的等离子束轰击整个芯片) 热处理, 其中又分为: 快速热退火 (就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化) 退火 热氧化 (制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate) )
11 上图将P-型半导体上部再次氧化出一层薄薄的二氧化硅. 化学气相淀积(CVD), 进一步精细处理表面的各种物质
15 用气相积淀 形成的氮化物层 物理气相淀积 (PVD), 类似, 而且可以给敏感部件加coating
17 物理气相积淀长出 金属层 分子束外延 (MBE) 如果需要长单晶的话就需要这个..
12 用分子束外延处理长出的一层多晶硅， 该层可导电 电镀处理 化学/机械 表面处理 然后芯片就差不多了, 接下来还要: 晶圆测试 晶圆打磨 就可以出厂封装了. 哦对了... 最开始那个芯片, 大小大约是1.5mm x 0.8mm PS新加了一些附图, 来自AnandTech | An Introduction to Semiconductor Physics, Technology, and Industry , 附图的步骤在每幅图的下面标注, 一共18步. 我将它们按照处理方式分类了. 如有错误欢迎指教! 最终成型大概长这样:
其中, 步骤1-15 属于 前端处理 (FEOL), 也即如何做出场效应管 步骤16-18 (加上许许多多的重复) 属于后端处理 (BEOL) , 后端处理主要是用来布线. 最开始那个大芯片里面能看到的基本都是布线! 一般一个高度集中的芯片上几乎看不见底层的硅片, 都会被布线遮挡住. 版权归原网站 (ANAND TECH) 以及原作者所有, 仅供示意参考(实在懒得自己画了..) 之前的芯片图来自我自己的设计. 感谢各位的指正！ 【老骥伏枥的回答(207票)】: 前方大量图片预警，请非Wifi党留步。。。。。。。 简单地说，处理器的制造过程可以大致分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装上市等诸多步骤，而且每一步里边又包含更多细致的过程。
下边就图文结合，一步一步看看：下边就图文结合，一步一步看看：
沙子：硅是地壳内第二丰富的元素，而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25％的硅元素，以二氧化硅(SiO2)的形式存在，这也是半导体制造产业的基础。
硅熔炼：12英寸/300毫米晶圆级，下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅，学名电子级硅(EGS)，平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的，最后得到的就是硅锭(Ingot)。
单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100千克，硅纯度99.9999％。
第一阶段的合影。第一阶段的合影。
硅锭切割：横向切割成圆形的单个硅片，也就是我们常说的晶圆(Wafer)。顺便说，这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧？
晶圆：切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕，表面甚至可以当镜子。事实上，Intel自己并不生产这种晶圆，而是从第三方半导体企业那里直接购买成品，然后利用自己的生产线进一步加工，比如现在主流的45nm HKMG(高K金属栅极)。值得一提的是，Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米。
第二阶段合影。第二阶段合影。
光刻胶(Photo Resist)：图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体，类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。
光刻：光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下，变得可溶，期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案，紫外线透过它照在光刻胶层上，就会形成微处理器的每一层电路图案。一般来说，在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一。
光刻：由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级别。一块晶圆上可以切割出数百个处理器，不过从这里开始把视野缩小到其中一个上，展示如何制作晶体管等部件。晶体管相当于开关，控制着电流的方向。现在的晶体管已经如此之小，一个针头上就能放下大约3000万个。
第三阶段合影。第三阶段合影。
溶解光刻胶：光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和掩模上的一致。
蚀刻：使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。
清除光刻胶：蚀刻完成后，光刻胶的使命宣告完成，全部清除后就可以看到设计好的电路图案。
第四阶段合影。第四阶段合影。
光刻胶：再次浇上光刻胶(蓝色部分)，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。
离子注入(Ion Implantation)：在真空系统中，用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料，从而在被注入的区域形成特殊的注入层，并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后，注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。
清除光刻胶：离子注入完成后，光刻胶也被清除，而注入区域(绿色部分)也已掺杂，注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。
第五阶段合影。第五阶段合影。
晶体管就绪：至此，晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞，并填充铜，以便和其它晶体管互连。
电镀：在晶圆上电镀一层硫酸铜，将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。
铜层：电镀完成后，铜离子沉积在晶圆表面，形成一个薄薄的铜层。
第六阶段合影。第六阶段合影。
抛光：将多余的铜抛光掉，也就是磨光晶圆表面。
金属层：晶体管级别，六个晶体管的组合，大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层，具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑，但事实上可能包含20多层复杂的电路，放大之后可以看到极其复杂的电路网络，形如未来派的多层高速公路系统。
第七阶段合影。第七阶段合影。
晶圆测试：内核级别，大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部，正在接受第一次功能性测试，使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。
晶圆切片(Slicing)：晶圆级别，300毫米/12英寸。将晶圆切割成块，每一块就是一个处理器的内核(Die)。
丢弃瑕疵内核：晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃，留下完好的准备进入下一步。
第八阶段合影。第八阶段合影。
单个内核：内核级别。从晶圆上切割下来的单个内核，这里展示的是Core i7的核心。
封装：封装级别，20毫米/1英寸。衬底(基片)、内核、散热片堆叠在一起，就形成了我们看到的处理器的样子。衬底(绿色)相当于一个底座，并为处理器内核提供电气与机械界面，便于与PC系统的其它部分交互。散热片(银色)就是负责内核散热的了。
处理器：至此就得到完整的处理器了(这里是一颗Core i7)。这种在世界上最干净的房间里制造出来的最复杂的产品实际上是经过数百个步骤得来的，这里只是展示了其中的一些关键步骤。
第九阶段合影。第九阶段合影。
等级测试：最后一次测试，可以鉴别出每一颗处理器的关键特性，比如最高频率、功耗、发热量等，并决定处理器的等级，比如适合做成最高端的Core i7-975 Extreme，还是低端型号Core i7-920。
装箱：根据等级测试结果将同样级别的处理器放在一起装运。
零售包装：制造、测试完毕的处理器要么批量交付给OEM厂商，要么放在包装盒里进入零售市场。 PS： 以上是曾经在在驱动之家看到的CPU的制造过程，从沙子到芯片：且看处理器是怎样炼成的；感觉过程很有意思，遂现在分享给大家。如果有兴趣的话可以进一步观看视频，从沙子到芯片，Intel英特尔处理器制作过程。 【小马过河的回答(10票)】: 有部纪录片叫从沙子到cpu好像。http://v.youku.com/v_show/id_XMTUyMjg1Mzky.html?x 【yifeihuang的回答(18票)】: 简单来说，就是： 你有一块很光滑的硅片，磨平了。 然后往上面涂一层胶水，等胶水凝固了。 你在一个一个板子上刻上一些图形，方的，长的，宽的，窄的，按照你的需要。然后这个板子就有些透明，有些不透明了。 用光透过这个板子在涂了胶水的硅片上一照，那么板子上有些地方被照到了，有些地方没有。 被照到的地方就会起变化，用水（或者什么液体）就可以洗掉，没有照到的地方还留着，这样就把你要的图形从你的板子上转移到了硅片上。 然后你用离子竖着去挖这个板子，洗掉的地方被挖掉了，没洗掉的地方有胶水挡着，就挖不掉。 再把剩下残留的胶水洗掉，你这个硅面上的东西就刻好了。 这样，你可以在上涂各种其他的材料，一层又一层。 通过这种手段，你设计的图形或者说半导体器件，就在硅片上面做好了。 把他们切割好，涂上封装的胶水，就可以去卖钱去了。 【侯晨的回答(3票)】: 电路其实很大很大，用光照射电路图，投射在半导体上，有光的部分就会被反应掉，剩下的就是需要的线路了。。。。 【知乎用户的回答(1票)】: 好吧，我也来凑个热闹。搬运一下视频。 尽管以上答主的图文解说已经相当清晰直观，我再贴两个视频，帮助各位童鞋理解一下：
从沙子到芯片，Intel英特尔处理器制作过程 http://v.youku.com/v_show/id_XMjQyMDAyMTUy.html 从沙子到芯片，Intel英特尔处理器制作过程
视频直击 CPU是如何被制造出来的 http://v.youku.com/v_show/id_XODE2MDIzNTY4.html 视频直击 AMD CPU是如何被制造出来的 这两个视频都是4-5年前的了，不过动画演示还是很能说明问题的，技术在革新，原理没太大变化。 【提利昂之怒的回答(0票)】: 上述两个答案，已经很全面了，因为从fab的PIE出来，所以从其他方面补充一下（纯描述，无图，自行脑补吧）。 目前芯片技术含量最高的，无疑还是电脑芯片跟手机芯片，英特尔的i7处理器里面是已经是几十亿颗晶体管了，远远超过题主说的几千万。 将一颗颗比尘埃还小的晶体管，弄上去，是需要一些手段的，嗯，分步骤介绍如下： 首先，得有图，以前是图纸，现在是电子图，总之，得事先规划好这些晶体管的布局，电路设计师就是做这些的，另外还有版图设计师、验证的、仿真的等，将复杂无比的电路给具现到一颗颗晶体管上面，然后就可以开始制造了。 那么，怎么制造出来呢，答主PIE出身，对这个算是颇为熟悉，所以介绍的仔细一点。 从MTK或高通或其他厂家或design house进来的需求到了fab，要生产芯片了，好，fab开始负责接单，首先确认工艺，如果客户行有余力，还会提供技术支持，不过一般都是fab自己搞定。 几十亿颗芯片要制造出来，得有一套详细的流程，什么时候用什么机台用什么条件等，fab里叫flow，就是流水线作业，这个在产品进入量产之前，都会有几个版本的flow，调工艺条件，叫recipe。 flow好了，就开始生产吧。 现在的工艺条件28nm量产是ok的吧，不过国内还不行，技术还打不到，40/45nm的已经ok了，smic在生产了。 目前一般的手机芯片生产过程需要涉及到数十台现金机器，数千个step，那么几十个机台对应几千个step，就不可避免的要重复使用，所以就有了重复的步骤，正是这一步步的重复，最终将电路图给实实在在的刻在晶圆上，fab里叫wafer。 从最开始wafer进来检测ok，开始清洗，有时候需要做外延，有时候是外延好的产品，fab里目前的工艺需要做几层oxide、nitride，然后才是流程化的曝光、显影、刻蚀、洗边、填充、研磨等，跟答案一的步骤类似，就不详述了。 wafer在出厂之前，要检测WAT啊THK啊角度啊等，看产品需要，然后出给客户，如果客户那边检测ok，后续也没那么多麻烦事了，不然呢就得回头继续改，或者做yield improve，好麻烦的。 大致如上，吃饭去了，后面想到再补充吧，里面挺多内容的。 【徐百忱的回答(0票)】: 真的都很专业,就不再加了:) 【木子建的回答(1票)】: 话说那么小，那么点，那些纳米级别的材料，你们见过嘛？总之，人类改造了这个社会，这一点得承认人类的伟大，这些芯片不是一下子就做出来的，都是人类的结晶！ ～～～～（上面有一个大神已经剖析的很彻底了，真是膜拜m(._.)m） 谈到芯片，大学里就是信息学院的， 芯片无处不在，最常见的电脑里有芯片吧，手机里，平板里，电视里，遥控器里，内存卡里，sim卡里，电冰箱里，电气设备里，控制器里，总之，一切关乎电子器件之中，几乎都有chip的身影！ 原文地址:知乎 |
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