先来讲一讲，为啥咱们都说芯片里有成万上亿个晶体管？晶体管是什么东东？感兴趣的能够看看这一部分。
一、纸上谈IC
一般的，咱们用由上而下的层级来知道集成电路，这样便于了解，也更有条理些。
（1）体系级
以手机为例，整个手机是一个杂乱的电路体系，它能够打电话、能够玩游戏、能够听音乐、能够哔–。它由多个芯片以及电阻、电感、电容相互衔接而成，称为体系级。（当然，跟着技能的开展，将一整个体系做在一个芯片上的技能也现已呈现多年——SoC技能）
（2）模块级
在整个体系中分为许多功能模块各司其职。有的办理电源，有的担任通讯，有的担任显现，有的担任发声，有的担任统领大局的核算，等等。咱们称为模块级。这里边每一个模块都是一个庞大的范畴，都集合着许多人类才智的结晶，也养活了许多公司。
（3）寄存器传输级（RTL）
那么每个模块都是由什么组成的呢？以占整个体系较大份额的数字电路模块（它专门担任进行逻辑运算，处理的电信号都是离散的0和1）为例。它是由寄存器和组合逻辑电路组成的。
所谓寄存器便是一个能够暂时存储逻辑值的电路结构，它需求一个时钟信号来操控逻辑值存储的时刻长短。
实践中，咱们需求时钟来衡量时刻长短，电路中也需求时钟信号来统筹安排。时钟信号是一个周期安稳的矩形波。实践中秒钟动一下是咱们的一个根本时刻尺度，电路中矩形波震动一个周期是它们国际的一个时刻尺度。电路元件们依据这个时刻尺度相应地做出动作，履行义务。
组合逻辑呢，便是由许多“与（AND）、或（OR）、非（NOT）”逻辑门构成的组合。比方两个串联的灯泡，各带一个开关，只要两个开关都翻开，灯才会亮，这叫做与逻辑。
一个杂乱的功能模块正是由这许许多多的寄存器和组合逻辑组成的。把这一层级叫做寄存器传输级。
图中的三角形加一个圆圈是一个非门，周围的器材是一个寄存器，D是输入，Q是输出，clk端输入时钟信号。
（4）门级
寄存器传输级中的寄存器其实也是由与或非逻辑构成的，把它再细分为与、或、非逻辑，便抵达了门级（它们就像一扇扇门相同，阻挠/答应电信号的进出，因而得名）。
（5）晶体管级
无论是数字电路仍是模仿电路，到最底层都是晶体管级了。一切的逻辑门（与、或、非、与非、或非、异或、同或等等）都是由一个个晶体管构成的。因而集成电路从微观到微观，到达最底层，满眼望去其实满是晶体管以及衔接它们的导线。
前期的时分双极性晶体管（BJT）用的比较多，俗称三极管。它连上电阻、电源、电容，自身就具有扩大信号的效果。像堆积木相同，能够用它构成各式各样的电路，比方开关、电压/电流源电路、上面说到的逻辑门电路、滤波器、比较器、加法器乃至积分器等等。由BJT构建的电路咱们称为TTL（Transistor-Transistor Logic）电路。BJT的电路符号长这个姿态：
后来金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的呈现，以优秀的电学特性、超低的功耗横扫IC范畴。除了模仿电路中BJT还有身影外，根本上现在的%&&&&&%都是由MOS管组成的了。相同的，由它也能够搭起来不计其数种电路。并且它自身也能够通过恰当衔接用来作电阻、%&&&&&%等根本电路元件。MOSFET的电路符号如下：
如上所述，在实践工业出产中，芯片的制作，实践上便是不计其数个晶体管的制作进程。
实践中制作芯片的层级次序就要反过来了，从最底层的晶体管开端一层层向上建立。
根本上，依照“晶体管-》芯片-》电路板” 的次序，咱们终究能够得到电子产品的核心部件——电路板。
二、%&&&&&%的制作
想直接看芯片制作的能够直接空降至此。
下文中的光刻机主要指步进式和扫描式光刻机。
1. 首要咱们知道，光刻的大致流程是，一个晶圆（wafer）（一般直径为300mm）上涂一层光刻胶，然后光线通过一个现已刻有电路图画（pattern）的掩膜版（mask or reticle）照射到晶圆上，晶圆上的光刻胶部分感光（对应有图画的部分），接着做后续的溶解光刻胶、蚀刻晶圆等处理。然后再涂一层光刻胶，重复上述进程几十次，以到达所需求求；
2. 简化结构请看下图。掩膜版和晶圆各自安装在一个运动渠道上（reticle stage and wafer stage）。光刻时，两者运动到规则的方位，光源翻开。光线通过掩膜版后，通过透镜，该透镜能够将电路图画缩小至本来的四分之一，然后投射到晶圆上，使光刻胶部分感光。
3. 一块晶圆上有许多die，每一个die上都刻有相同的电路图画，即一块晶圆能够出产许多芯片。一个die典型的尺度是26×32mm。光刻机主要有两种，一种叫做stepper，即掩膜版和晶圆上的某一个die运动到位后，光源开、闭，完结一次光刻，然后晶圆运动使得下一个die到位，再进行一次光刻，依此类推。而另一种光刻机叫做scanner，即光线被约束在一条缝的区域内，光刻时，掩膜版和晶圆一起运动，使光线以扫描的方法扫过一个die的区域，然后将电路图画刻在晶圆上（见下图（b））。scanner比stepper的优势在于，能够供给更大的die的尺度。其原因在于，关于一个固定尺度的圆透镜，比方直径32mm的圆（指投射后的区域巨细），其答应透过的光线的区域尺度是受限的。若选用stepper的step-and-expose方法进行光刻，一个die的区域有必要能被包含在直径32mm的圆中，因而能取得的最大的die的尺度为22×22mm；若选用scanner的step-and-scan方法，透镜能够供给的矩形区域长度能够到26mm（26×8mm）乃至更长，将光缝设置为这个尺度，运用扫描的方法便能够取得26×Lmm的区域（L为扫描长度）。区域暗示见下图（a）。相同的透镜在stepper下能够完成更大区域的含义在于，当你需求出产尺度较大的芯片的时分，换一个更大的透镜的费用是贵重的。
4. Scanner的step-and-scan进程的暗示图如下：
5. 为了使每层的电路相互之间不发生干与，需求对上下渠道进行精细运动操控。扫描时上下渠道应处于匀速运动阶段。现在最小的层叠差错小于2nm（单个机器内）或3nm（不同机器间）。
6. 光源的波长一般为365、248、193、157乃至13.5 nm（EUV， Extreme Ultraviolet）。由于光刻进程遭到衍射约束，光源波长越小，能够做出的芯片尺度就越小。
7. 在透镜和晶圆之间参加折射率大于1的液体（如水），能够减小光线波长，然后进步NA（数值孔径）和分辨率。这种光刻机叫滋润式（immersion）光刻机。
8. 国际上做高端光刻机的厂家主要有ASML、Nikon和Canon。佳能大约现已不行了。Nikon每年开个会叫做LithoVision。
