使用上海光学仪器一厂光学显微镜观察CPU结构

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使用上海光学仪器一厂光学显微镜观察CPU结构

半导体的制作过程分析半导体晶片结面结构

实验方法
将CPU从中心切开后，截面先用水砂纸从100号磨至2000号，之后以研磨机进行抛光，抛光液由1μm到0.8 μm至
0.5 μm ，使用上海光学仪器一厂光学显微镜下可以发现表面痕迹变较细小和平顺，接下来放置场发电子显微镜下进行分析，调整加速
电压和倍率，可看到半导体元件的影像，即使倍率相同加速电压较小的影像，看起来比较凌乱，相对的加速电
压较大的影像，看起来比较整齐清晰

可以发现CPU下方主要成份为矽，应该是矽晶片，上方主要成份为
碳， 推测应该是玻璃纤维的电路板，矽晶片上除了有大量的矽还有铜，元件应该属于铜制程。元件的大小约
为1.7 μm ，推算出整个CPU约有4千多万个电晶体。

上海光学仪器一厂光学显微镜可以观察到元件的位置和排列方式，借以推算CPU内电晶体数目，
由EDS分析后得知一些主要成份，推出CPU的制程，但因为EDS解析度受限，成份无法分析得更加细微。
根据Intel的规格Celeron 2.40 GHz的晶粒尺
寸为131 mm2 ，内有55 million电晶体，和实验推算的数量差不多，证实实验的结果是正确的
实验过程中，先后尝试将以水稀释过的氨水(NH4OH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)做为
矿化剂(Mineralizer)并与研磨成粉末的二氧化矽(SiO2)坩锅碎片依一定的比例混合，

放置于反应釜(autoclave)中，设定反应温度、加温时间及其搅拌速率后开始进行反应。反应完成后，将完成的样品分
别以X光绕射仪(XRD)、扫描式电子显微镜(SEM)进行检测，观察其样品内部成分及晶粒大小。
结果发现，当使用氢氧化钠及氢氧化钾作为矿化剂，反应条件为温度220 ℃及时间24小时，
可将非晶二 氧化矽转化为石英
石英为二氧化矽的同素异形体，其晶系为三方晶系，晶体结构 为六角柱状晶
石英具有压电性质及稳定的振谐频率，能将电波转换成机械波或机械波转换成电波，
因此被应用在过滤器、时间与频率控制应用、光纤及电介质应用等方面。