電晶體（transistor）是一種固體半導體器件，具有檢波、整流、放大、開關、穩壓、訊號調製等多種功能。電晶體作為一種可變電流開關，能夠基於輸入電壓控制輸出電流。與普通機械開關（如Relay、switch）不同，電晶體利用電訊號來控制自身的開合，而且開關速度可以非常快，實驗室中的切換速度可100GHz以上。

指內含積體電路的矽片，體積很小，常常是計算機或其他電子裝置的一部分。

廣義上，只要是使用微細加工手段製造出來的半導體片子，都可以叫做晶片，裡面並不一定有電路。比如半導體光源晶片；比如機械晶片，如MEMS陀螺儀；或者生物晶片如DNA晶片。在通訊與資訊科技中，當把範圍侷限到矽積體電路時，晶片和積體電路的交集就是在“矽晶片上的電路”上。晶片組，則是一系列相互關聯的晶片組合，它們相互依賴，組合在一起能發揮更大的作用，比如計算機裡面的處理器和南北橋晶片組，手機裡面的射頻、基帶和電源管理晶片組。

以下這篇文章和你一起學習，《晶片裡面的幾千萬的電晶體是怎麼裝進去的？》，來自網摘。

要想造個晶片, 首先, 你得畫出來一個長這樣的玩意兒給Foundry (外包的晶圓製造公司)

　　再放大...

　　我們終於看到一個閘電路啦! 這是一個NAND Gate(與非門), 大概是這樣:

　　A, B 是輸入, Y是輸出.

　　其中藍色的是金屬1層, 綠色是金屬2層, 紫色是金屬3層, 粉色是金屬4層...

　　那電晶體(更正, 題主的"電晶體" 自199X年以後已經主要是 MOSFET, 即場效應管了 ) 呢?

　　仔細看圖, 看到裡面那些白色的點嗎? 那是襯底, 還有一些綠色的邊框? 那些是Active Layer (也即摻雜層.)

　　然後Foundry是怎麼做的呢? 大體上分為以下幾步:

　　首先搞到一塊圓圓的矽晶圓, (就是一大塊晶體矽, 打磨的很光滑, 一般是圓的)

　　圖片按照生產步驟排列. 但是步驟總結單獨寫出.

　　1、溼洗(用各種試劑保持矽晶圓表面沒有雜質)

　　2、光刻 (用紫外線透過蒙版照射矽晶圓, 被照到的地方就會容易被洗掉, 沒被照到的地方就保持原樣. 於是就可以在矽晶圓上面刻出想要的圖案. 注意, 此時還沒有加入雜質, 依然是一個矽晶圓. )

　　3、 離子注入(在矽晶圓不同的位置加入不同的雜質, 不同雜質根據濃度/位置的不同就組成了場效電晶體.)

　　4.1、幹蝕刻 (之前用光刻出來的形狀有許多其實不是我們需要的,而是為了離子注入而蝕刻的. 現在就要用等離子體把他們洗掉, 或者是一些第一步光刻先不需要刻出來的結構, 這一步進行蝕刻).

　　4.2、溼蝕刻(進一步洗掉, 但是用的是試劑, 所以叫溼蝕刻).--- 以上步驟完成後, 場效電晶體就已經被做出來啦~ 但是以上步驟一般都不止做一次, 很可能需要反反覆覆的做, 以達到要求. ---

　　5、等離子沖洗(用較弱的等離子束轟擊整個晶片)

　　6、熱處理, 其中又分為:

　　6.1、快速熱退火 (就是瞬間把整個片子透過大功率燈啥的照到1200攝氏度以上, 然後慢慢地冷卻下來, 為了使得注入的離子能更好的被啟動以及熱氧化)

　　6.2、退火

　　6.3、熱氧化 (製造出二氧化矽, 也即場效電晶體的柵極(gate) )

　　7、化學氣相澱積(CVD), 進一步精細處理表面的各種物質

　　8、物理氣相澱積 (PVD),類似, 而且可以給敏感部件加coating

　　9、分子束外延 (MBE) 如果需要長單晶的話就需要這個..

　　10、電鍍處理

　　11、化學/機械 表面處理然後晶片就差不多了, 接下來還要:

　　12、晶圓測試

　　13、晶圓打磨就可以出廠封裝了.我們來一步步看:

　　就可以出廠封裝了.我們來一步步看:

　　1、上面是氧化層, 下面是襯底(矽) -- 溼洗

　　2、一般來說, 先對整個襯底注入少量(10^10 ~ 10^13 / cm^3) 的P型物質(最外層少一個電子), 作為襯底 -- 離子注入

　　3、先加入Photo-resist, 保護住不想被蝕刻的地方 -- 光刻

　　4、上掩膜! (就是那個標註Cr的地方. 中間空的表示沒有遮蓋, 黑的表示遮住了.) -- 光刻

　　5、紫外線照上去... 下面被照得那一塊就被反應了 -- 光刻

　　6、撤去掩膜. -- 光刻

　　7、把暴露出來的氧化層洗掉, 露出矽層(就可以注入離子了) -- 光刻

　　

　　8、把保護層撤去. 這樣就得到了一個準備注入的矽片. 這一步會反覆在矽片上進行(幾十次甚至上百次). -- 光刻

　　9、然後光刻完畢後, 往裡面狠狠地插入一塊少量(10^14 ~ 10^16 /cm^3) 注入的N型物質就做成了一個N-well (N-井) -- 離子注入

　　

　　10、用幹蝕刻把需要P-well的地方也蝕刻出來. 也可以再次使用光刻刻出來. -- 幹蝕刻

　　11、上圖將P-型半導體上部再次氧化出一層薄薄的二氧化矽. -- 熱處理

　　12、用分子束外延處理長出的一層多晶矽， 該層可導電 -- 分子束外延

　　13、進一步的蝕刻, 做出精細的結構. (在退火以及部分CVD) -- 重複3-8光刻 + 溼蝕刻13 進一步的蝕刻, 做出精細的結構. (在退火以及部分CVD) -- 重複3-8光刻 + 溼蝕刻

　　14、再次狠狠地插入大量(10^18 ~ 10^20 / cm^3) 注入的P/N型物質, 此時注意MOSFET已經基本成型. -- 離子注入

　　15、用氣相積澱 形成的氮化物層 -- 化學氣相積澱

　　16、將氮化物蝕刻出溝道 -- 光刻 + 溼蝕刻

　　17、物理氣相積澱長出 金屬層 -- 物理氣相積澱

　　18、將多餘金屬層蝕刻. 光刻 + 溼蝕刻重複 17-18 長出每個金屬層哦對了... 最開始那個晶片, 大小大約是1.5mm x 0.8mm

　　啊~~ 找到一本關於光刻的書, 更新一下, 之前的回答有謬誤..

　　書名: << IC Fabrication Technology >> By BOSE

　　細說一下光刻. 題主問了: 小於頭髮絲直徑的操作會很困難, 所以光刻(比如說100nm)是怎麼做的呢?

　　比如說我們要做一個100nm的閘電路(90nm technology), 那麼實際上是這樣的:　

　　這層掩膜是第一層, 大概是10倍左右的Die Size有兩種方法制作: Emulsion Mask 和 Metal MaskEmulsion Mask:　　

　　這貨解析度可以達到 2000line / mm (其實挺差勁的... 所以sub-micron ,也即um級別以下的 VLSI不用... )這貨解析度可以達到 2000line / mm (其實挺差勁的... 所以sub-micron ,也即um級別以下的 VLSI不用... )製作方法: 首先: 需要在Rubylith (不會翻譯...) 上面刻出一個比想要的掩膜大個20倍的形狀 (大概是真正製作尺寸的200倍), 這個形狀就可以用鐳射什麼的刻出來, 只需要微米級別的刻度.

　　然後:　　

　　給!它!照!相! , 相片就是Emulsion Mask! 給!它!照!相! , 相片就是Emulsion Mask! 如果要拍的"照片"太大, 也有分割槽域照的方法. Metal Mask:

　　製作過程: 1、先做一個Emulsion Mask, 然後用Emulsion Mask以及我之前提到的17-18步做Metal Mask! 瞬間有種Recursion的感覺有木有!!!

　　2、Electron beam:

　　大概長這樣

　　製作的時候移動的是底下那層. 電子束不移動.

　　就像印表機一樣把底下打一遍.

　　好處是精度特別高, 目前大多數高精度的(<100nm技術)都用這個掩膜. 壞處是太慢...

　　做好掩膜後:

　　Feature Size = k*lamda / NA

　　k一般是0.4, 跟製作過程有關; lamda是所用光的波長; NA是從晶片看上去, 放大鏡的倍率.

　　以目前的技術水平, 這個公式已經變了, 因為隨著Feature Size減小, 透鏡的厚度也是一個問題了

　　Feature Size = k * lamda / NA^2

　　恩.. 所以其實掩膜可以做的比晶片大一些. 至於具體制作方法, 一般是用高精度計算機探針 + 鐳射直接刻板. Photomask(掩膜) 的材料選擇一般也比矽晶片更加靈活, 可以採用很容易被鐳射汽化的材料進行製作.

　　這個光刻的方法絕壁是個黑科技一般的點! 直接把Lamda縮小了一個量級, With no extra cost! 你們說吼不吼啊!

　　Food for Thought: Wikipedia上面關於掩膜的版面給出了這樣一幅圖, 假設用這樣的掩膜最後做出來會是什麼形狀呢?

　　於是還沒有人理Food for thought...

　　附圖的步驟在每幅圖的下面標註, 一共18步.

　　最終成型大概長這樣:

　　其中, 步驟1-15 屬於 前端處理 (FEOL), 也即如何做出場效應管

　　步驟16-18 (加上許許多多的重複) 屬於後端處理 (BEOL) , 後端處理主要是用來佈線. 最開始那個大晶片裡面能看到的基本都是佈線! 一般一個高度集中的晶片上幾乎看不見底層的矽片, 都會被佈線遮擋住.

　　SOI (Silicon-on-Insulator) 技術:

　　傳統CMOS技術的缺陷在於: 襯底的厚度會影響片上的寄生電容, 間接導致晶片的效能下降. SOI技術主要是將 源極/漏極 和 矽片襯底分開, 以達到(部分)消除寄生電容的目的.

　　傳統:

　　SOI:　

　　製作方法主要有以下幾種(主要在於製作矽-二氧化矽-矽的結構, 之後的步驟跟傳統工藝基本一致.)1. 高溫氧化退火:

　　在矽表面離子注入一層氧離子層

　　等氧離子滲入矽層, 形成富氧層　

　　高溫退火

　　成型.

　　或者是2. Wafer Bonding(用兩塊! )不是要做夾心餅乾一樣的結構嗎? 爺不差錢! 來兩塊!

　　來兩塊!

　　

　　對矽2進行表面氧化

　　

　　對矽2進行氫離子注入對矽2進行氫離子注入

　　

　　翻面

　　

　　將氫離子層處理成氣泡層將氫離子層處理成氣泡層

　　

　　切割掉多餘部分切割掉多餘部分

　　

　　成型! + 再利用

　　

　　光刻

　　

　　離子注入離子注入

　　微觀圖長這樣:

　　再次光刻+蝕刻

　　撤去保護, 中間那個就是Fin撤去保護, 中間那個就是Fin

　　

　　門部位的多晶矽/高K介質生長門部位的多晶矽/高K介質生長

　　

　　門部位的氧化層生長門部位的氧化層生長

　　

　　長成這樣

　　

　　源極 漏極製作(光刻+ 離子注入)

　　

　　初層金屬/多晶矽貼片

　　

　　蝕刻+成型

　　

　　物理氣相積澱長出表面金屬層(因為是三維結構, 所有連線要在上部連出)

　　

　　機械打磨(對! 不打磨會導致金屬層厚度不一致)

　　

　　成型! 成型!

　　

　　連線

　　大概就是醬紫...

哦，對了，忘了回答了，他不是安裝上去的，就下一樓所說的一樣，他有一塊玻璃基板，然後透過在一個類似於真空環境的情況下把它塗覆上去，然後經過一個曝光，曝光下面有個掩膜板(mask)，然後下面最下面是我們塗覆的玻璃基板，讓我們也掩膜板形狀是根據廠家的設定來改變的。還可以根據我們的想法做出不一樣的形狀，從而做出不一樣的東西，就像這樣的，一直在重複塗覆，曝光，沉積，完成這些工程，就會在一個很小的一個東西上面出現幾十億個電晶體在上面。而那個電晶體是很小的，需要我們用，高倍顯微鏡放大幾十倍才能看到他的形狀，它的形狀就是用掩膜板的不同形狀曝光出來的。其間我們就會在，所有的工程當中，做完一次，下的曝光或者沉積或者塗覆，都會有人檢查這些，所以這是一個很龐大的系統化的工作。很神奇。比方說我們的面板TFT-LCD，就是電視螢幕就是這樣的。希望回答會幫到你，比較書面化

前言

電晶體的誕生，可以說對於計算機領域具有里程碑的意義。下面透過對類比電路，數位電路以及晶片等概念的闡述，希望大家明白電晶體的意義所在。

類比電路

在類比電路中，電晶體通常有兩大作用：一個是開關作用，利用的是電晶體的截止狀態和飽和狀態；一個是放大作用，利用的是電晶體的放大狀態。

數位電路

在數位電路中，我們知道，記憶體和CPU等的實現都是基於邏輯閘(與門，非門，異或門等)。而邏輯閘的實際電路則需要依賴於電晶體或場效電晶體。數位電路的0和1分別代表電晶體或場效電晶體的關和開狀態。透過層層封裝思想，進而出現了記憶體和CPU。

晶片

晶片也就是透過我們通常所有的整合的電路，簡稱IC。其實就是把許多分立元器件整合起來封裝在同一個外殼中，使其具有特定的功能。其內部的電路可能是類比電路，可能是數位電路，也可能是兩者的混合。

晶片中的電晶體，就是沙子透過化學還原，並結合其它物理工藝提純到99.9999999%的晶體矽。然後透過紫外光雕刻成的成千成萬到億隻的電晶體兒。

具體的說，就是由沙子得到矽晶體（晶圓），然後有晶圓切片得到晶圓薄片，然後利用光刻機照射晶片設計圖案，把圖案投射到晶圓薄片上，雕刻出千千萬萬的電晶體。還可以在刻完的矽片上，再貼上晶圓薄片，再在貼上的薄片再刻出電晶體…做到一個晶片多層晶圓薄片，到達增加單位面積電晶體的數量…

每一個電晶體的導通截止分別代表著1和0,萬千個電晶體就代表著萬千的1或0（導通1.截止就為0）萬千的數字就代表著萬千編碼符號，由此電晶體越多，代表編碼的內容也就越多。科技人員把不同的任務，程式設計為不同的0.1排列程式碼，當晶片輸入工作指令時，晶片會根據事先編輯好的對應程式碼，快速的運算（電晶體開關截止排列1.0變化）得到新的編碼組合就是對應執行任務的引數變化（電晶體越多，程式碼越多，解碼的越快）…這就是數字晶片！

簡而言之，電晶體就像是個可變電阻。

從英文上解釋，transistor（電晶體 ）可以看作是transfer（轉移） - resistor（電阻器）的組合，它是一種調節電流或電壓的裝置，可以開關或放大訊號，作為積體電路中的基本元素，積體電路由大量與電路互連的電晶體組成。最新的英特爾CPU中的電晶體就長下面這個樣子：

可能大家看的還是一臉懵逼，那打個簡單比方，電流就像水的流量，電壓就是水的壓力，相同管徑下，水壓越大，水的流量也就越大，相同水壓下，管徑越小，水的流量就越小（注意是流量，不是流速，想想把水龍頭開小和開大放一桶水需要的時間，顯然開小時需要用時更多）。

電晶體就像水管中的水閥，可以用來控制流量的機制。這個水閥通常有三種狀態：

1、全開——水沒有任何限制流動

2、全關——完全阻止水的流動了

3、流量控制——控制水閥開關程度，讓水在某個流量下流動

電晶體可以做同樣的事情，在完全關閉（開路）和完全開路（短路）之間的某個點線性控制電路中的電流。水管管徑的大小與電路中的電阻類似，如果一個閥門可以精確調節管道的大小，那麼電晶體可以精確調節兩極之間的電阻。

所以，從某種意義上說，電晶體就像一個可變電阻。

至於電晶體是怎麼做成的，那就不是隻言片語能說完的，基本上沙子的進化之旅，也是晶片技術中最難的製造技術了。有興趣的話可以查查資料或關注下我們，會得到你想要的答案。

電晶體（transistor）是一種固體半導體器件（包括二極體、三極體、場效電晶體、閘流體等，有時特指雙極型器件），具有檢波、整流、放大、開關、穩壓、訊號調製等多種功能。電晶體作為一種可變電流開關，能夠基於輸入電壓控制輸出電流。與普通機械開關（如Relay、switch）不同，電晶體利用電訊號來控制自身的開合，所以開關速度可以非常快，實驗室中的切換速度可達100GHz以上。

2016年，勞倫斯伯克利國家實驗室的一個團隊打破了物理極限，將現有的最精尖的晶體管制程從14nm縮減到了1nm，完成了計算技術界的一大突破。

這些裝置由通常用於放大或開關目的的半導體材料製成，也可以用於控制電壓和電流的流動。它還用於將輸入訊號放大為擴充套件區輸出訊號。電晶體通常是由半導體材料製成的固態電子裝置。電流的迴圈可以透過新增電子來改變。該過程使電壓變化成比例地影響輸出電流中的許多變化，從而使放大倍增。除了大多數電子裝置外，並非所有的電子裝置都包含一種或多種型別的電晶體。某些電晶體單獨放置或通常放置在積體電路中，這些電晶體會根據狀態應用而有所不同。

“電晶體是三腳昆蟲型元件，在某些裝置中單獨放置但是在計算機中，它被封裝成數以百萬計的小晶片。”

簡而言之，電晶體就像是個可變電阻。

從英文上解釋，transistor（電晶體 ）可以看作是transfer（轉移） - resistor（電阻器）的組合，它是一種調節電流或電壓的裝置，可以開關或放大訊號，作為積體電路中的基本元素，積體電路由大量與電路互連的電晶體組成。最新的英特爾CPU中的電晶體就長下面這個樣子：

可能大家看的還是一臉懵逼，那打個簡單比方，電流就像水的流量，電壓就是水的壓力，相同管徑下，水壓越大，水的流量也就越大，相同水壓下，管徑越小，水的流量就越小（注意是流量，不是流速，想想把水龍頭開小和開大放一桶水需要的時間，顯然開小時需要用時更多）。

電晶體就像水管中的水閥，可以用來控制流量的機制。這個水閥通常有三種狀態：

1、全開——水沒有任何限制流動

2、全關——完全阻止水的流動了

3、流量控制——控制水閥開關程度，讓水在某個流量下流動

電晶體可以做同樣的事情，在完全關閉（開路）和完全開路（短路）之間的某個點線性控制電路中的電流。水管管徑的大小與電路中的電阻類似，如果一個閥門可以精確調節管道的大小，那麼電晶體可以精確調節兩極之間的電阻。

所以，從某種意義上說，電晶體就像一個可變電阻。

至於電晶體是怎麼做成的，那就不是隻言片語能說完的，基本上沙子的進化之旅，也是晶片技術中最難的製造技術了。有興趣的話可以查查資料或關注下我們，會得到你想要的答案。

電晶體（transistor）是一種固體半導體器件（包括二極體、三極體、場效電晶體、閘流體等，有時特指雙極型器件），具有檢波、整流、放大、開關、穩壓、訊號調製等多種功能。電晶體作為一種可變電流開關，能夠基於輸入電壓控制輸出電流。與普通機械開關（如Relay、switch）不同，電晶體利用電訊號來控制自身的開合，所以開關速度可以非常快，實驗室中的切換速度可達100GHz以上。

2016年，勞倫斯伯克利國家實驗室的一個團隊打破了物理極限，將現有的最精尖的晶體管制程從14nm縮減到了1nm，完成了計算技術界的一大突破。

這些裝置由通常用於放大或開關目的的半導體材料製成，也可以用於控制電壓和電流的流動。它還用於將輸入訊號放大為擴充套件區輸出訊號。電晶體通常是由半導體材料製成的固態電子裝置。電流的迴圈可以透過新增電子來改變。該過程使電壓變化成比例地影響輸出電流中的許多變化，從而使放大倍增。除了大多數電子裝置外，並非所有的電子裝置都包含一種或多種型別的電晶體。某些電晶體單獨放置或通常放置在積體電路中，這些電晶體會根據狀態應用而有所不同。

“電晶體是三腳昆蟲型元件，在某些裝置中單獨放置但是在計算機中，它被封裝成數以百萬計的小晶片。”