「出样品了!」
「纯度11n!」
9月20日上午十点钟,沐阳正在办公室里看资料,突然收到硅厂(晶圆厂)的消息,一直凝视资料毫无波澜的脸荡漾出喜悦。
适用于集成电路行业的半导体硅片对产品质量有极高的要求,纯度必须达到9999999999%(9个9,简称9n)以上,最先进的工艺则需要达到99999999999%(11个9,即11n)。
出口要求,一般要达到9n。
现在国产硅棒,能达到11n是有,但生产极不稳定,成本会高许多。
沐阳的要求,要稳定达到12n,而且生产成本不能太高。
硅棒指标当然不止纯度,还有结晶构造、平坦度等,也要满足电阻率、碳残余量、厚度、翘曲度、表面金属残余量等各类参数指标要求。
但纯度就是核心,尺寸就是成本,这么说有些片面,但也没错。
「好的,我过来看下。」
沐阳放下资料,喊上司机准备车。
硅厂不在总部基地这边,而是在星海集团2号工业园区,即阳富区工业园区。
三分钟后,沐阳坐上未来01,向硅厂方向驶去。
半个小时后,沐阳来到了实验车间,换上白色无尘服装和熟胶手套,戴上口罩,全身严实,只留下一双眼睛。
在入口处按了下指纹,验证人脸,才能真正进入实验车间。
九月份的天气非常炎热,还好车间是恒温车间,温度只有二十摄氏度,要不然,穿着一身包裹得严实的衣服,那得多难受。
但就算如此,沐阳还是感到一些不习惯,特别是几年不戴口罩了,感受呼吸不是很顺畅。
在后世,戴口罩戴习惯了,一天不摘下来感觉也没事儿,就耳朵根被勒得有些疼而已。
走在车间里,没有人认出沐阳。
路过的一位员工看到他没有佩戴员工牌,衣服背面也没有个人名字标识,赶紧走回去挡住他「你好,请问你是哪位怎么进来了为什么没有佩戴员工牌」
这个时候,沐阳才想起,他没有生气,反而是笑了笑,不过,眼前这位员工也是看不到他笑。
「问你呢否则我要报警了!」
「没事,我是沐阳。」沐阳摘下口罩,露出一个笑脸,然后又重新戴好口罩
他这么一说,眼前这位年轻员工恐慌起来,向沐阳深深鞠躬∶「啊,您是董事长,我没认了来,对不起,对不起!」
「没事,你做得很好,警惕性很高,我路过几个同事,都没注意到这点。说到底就是我的问题,没有制作自己的标牌。「沐阳挥挥手笑道。
「谢谢董事长,我真的没认出来。「
「不用在意,去忙吧。」
「好的,拜拜。」说完后,这员工快步离开,感觉太尴尬了,幸好董事长不在意,还表扬了他。
沐阳来到一台xh1200型单晶炉前,此时有七八位员工正在设备外围交流,看到沐阳,这些员工还是没认出来。
技术经理向海,见过沐阳多次,也知道沐阳要来,通过他的身材和眼神认出来,然后走过去打招呼:
「董事长,您来了。」
向海这么一喊,其他员工血压瞬间飙升,眼前这位竟然是董事长!
「嗯,说说具体情况。「沐阳点头。
向海说道∶「我们眼前这台设备,昨天开始试制样品,理论最大熔料量达到1200公斤,我们放了1000公斤。
设备可拉制12英寸到14英寸的单晶硅棒,目前正在生产的
是12英寸的硅棒,尝试全长度尺寸怎么样。
昨天,我们试制了两根一米长度的单晶硅棒,以测试结果来看,各种指标达到了高端手机芯片的硅材料要求,生产效率比常规的每小时提拉10厘米要快一倍左右。
当然,离我们制定的要求,还是有一些差距,有不少小瑕疵,比如硅纯度达到了11n,但不管怎么样调试,都达不到12n,我们正在找原因,还没找到。」
星海集团目前使用的硅精练方法是提拉法。
先把熔化的si放在石墨坩埚里面,使用感应法加热,之后又放在石英容器里,通过纯氢气体作为清洁氛围。再把作为种子的籽晶放在垂直棒的前端,再放入熔化的si里面。
因为籽晶表面会吸附熔化物,在垂直棒不断缓慢旋转和提拉的过程中,可以长出直径比籽晶大得多的体材料晶体。
这有点像两根筷子插入盛满面条的锅里,筷子夹紧的几根面子就像是「籽晶」,吸附锅里的其它面条,随着筷子旋转,然后提升,越来越多的面条被卷入筷子中。
而且,被卷入的面条排布得比较整齐,其实提拉法还利用到了旋转重力的作用,能够均匀地分布熔化的硅,同时通过轴(筷子)的旋转,控制了硅温度和几何构性的不均匀性。
沐阳说道「先带我看看试制好的样品。」
向海点头,走到一根未切割的单晶硅棒前,长度约一米多,外径是12英寸,这一根硅棒,也有一百多公斤。
沐阳蹲下来观察,用手抚摸硅棒表面,赞道∶「外径直线度不错,直径均匀,不过,这只是一米长而已,拉完一炉一千公斤的,理论可以拉四五米长。」
沐阳检查完这根未切割的单晶硅棒,再检查另一根已经切割过的硅棒样品,已经切割了一半。
单晶硅棒是先用线切割机把两端锥形料头切割掉,如果硅棒很长就分段,否则太重不好搬动和加工,车外圆,然后再用真正的切片机切晶圆片。
用切片机切片,效率会快许多,切割平面度会更好一些,也不容易碎,如果是线切割,比较粗糙。
刚切下来的晶圆片厚度不到一毫米,还要继续打磨、研磨,直到符合设计的厚度要求。
切片厚度主要看材料韧性情况和切片机的性能,如果很容易切碎,那就切厚一点,而且直径越大,切片难度越大,所以12英寸的切割厚度要比8英寸的肯定要厚一些。
这也没法,单晶硅的韧性很差,实际上就是脆性材料。
最终芯片的成品厚度一般在03毫米以下,薄的话可以达到01厚米左右。
沐阳拿起一片晶圆片,从外观看上去,平面度不错。
「你们切割了多少片,切裂的概率有多少」
「就试切割了几十片,刚开始还切裂了几片,发现切片机的冷却系统没搞好,后面的,也没切裂过。」
「就纯度11n」
向海说「嗯,抽检了9个晶圆片,都这个数据。」
沐阳点头,他理解其中的难度,就算每个零部件都按照图纸生产,工艺按照他的做,但设备组装肯定存在误差,生产环境同样有影响,还有其它因素,最终都影响到单晶硅纯度与其它性能。
如果能达到目前的情况,的确可以开始尝试量产了,即使离他设计的理论值还差一些。
他的要求,只是想以此为基础,制造更好的芯片而已,比如用在高端手机和高端电脑上的芯片,对纯度要求就这么高,再差也要达到10n。
而且,硅棒的其它指标都达到了世界顶尖水平。
可以说,星海集团已经制造出世界顶尖的硅棒了,就看接下来的
量产情况了。
「一个单晶棒没有代表性,也许是偶然,前期多生产多一些样品,多检测收集数据。」
沐阳说出他的要求,接下来,他亲自检查问题根源,从氢气的纯度和流量大小、硅原材料、单晶炉工作温度与湿度等等一一排除。
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