“我不知道你們對半導體工藝具體了解多少,在這裏我就直接來解釋了。”左為民指著一堆外界看不到的白色儀器說道:“這裏做的是矽片清潔工作。”
所謂光刻,具體可以分為七個步驟,其中包含四次處理,三次烘焙。
第一步是矽片表麵預處理,首先對基底表麵進行清潔工作,使用超純水再次對基底表麵進行衝洗,徹底清除吸附在矽片表麵的其它化學物質,以及上一道工序中的殘留物和金屬離子。
當然預處理不僅是清潔,還需要使用hmds(六甲基二矽胺烷)對整張矽片進行熏蒸,對它進行一道整體的脫水工作,將矽表麵的親水羥基替換為疏水基,就像鍍了一層油膜一般。
這一步也被稱為增黏處理,以保證光刻膠能在矽片表麵均勻塗布。
第二步就是旋轉塗膠了,首先將矽片架在旋轉的機械結構上,在矽片中心滴入光刻膠,通過高速旋轉,使用離心力將光刻膠均勻攤布在矽片表麵上,可以想象成攤煎餅果子那種感覺,而這也是矽片為什麽要做成圓形的根本原因。
這一步的難點在於旋轉機械結構上,首先通過高速轉動徹底將光刻膠攤開,接下來再是通過低速旋轉穩定光刻膠的整體厚度,以保證不會因為光刻膠太薄而在之後出現過度蝕刻現象。
最後在矽片邊緣進行溶劑噴灑,清除邊緣部分的光刻膠,畢竟邊角料是不需要的東西,與其做好邊角料的利用工作,不如將重心投入整體良率提升上。
第三步則是前烘步驟,使用100攝氏度的熱風,對光刻膠進行烘烤處理,這一步的目的是為了蒸發光刻膠中殘留的溶劑,提高光刻膠附著的穩定性。
當光刻膠均勻分布且通過驗證後,便送往真正的光刻機中,進行第四個步驟——對準與曝光。
光刻機整體由三部分組成,即是光源、透鏡組以及矽片工作台。
首先將矽片送入工作台中,進行對準和調平工作,以確保矽片分毫不差地與透鏡組保持焦距和相對位置。
接下來是曝光工作,這個年代光刻機普遍還在使用i類光源,即短弧超高壓汞燈。i類光源的發光原理很簡單:汞蒸氣內電弧放電,汞原子最外層電子受到激發從而躍遷,落迴後放出光子,其光源波長大約在436nm左右。
使用這種光對光刻膠表麵進行處理後,部分光刻膠將會因為光照而改變化學性質,方便後續步驟進行處理。
但在處理之前,還需要通過第五道工序,後燒。
將矽片進行加熱,讓光化學膠中的光反應充分完成,以彌補曝光強度不足的問題,同時還能減少顯影後因迴駐波效應所帶來的紋路現象。
接下來便是第六個步驟,顯影和清洗。
使用超純水浸潤矽片,將顯影液,也就是四甲基氫氧化銨均勻噴灑在光刻膠表麵,讓曝光部分充分溶解,最後使用超純水衝洗光刻膠,留下與光掩模設計一致的坑道。
第七步則是沉積,按照順序在矽片表麵不同部分沉積雜質,層層刻蝕堆疊,在一張矽片上創造出數十億記個pn二極管。
當然這並不算完,一張光掩模想要完整造出芯片雛形無疑是癡人說夢,為了保證工業效率,在這三步需要至少數台光刻機循環反複進行數千次曝光,一張5英寸的矽片才能初步產出兩百到三百張左右的芯片雛形。
這些芯片雛形還要進行測量檢查,使用顯微鏡,乃至是電子顯微鏡進行初步檢查,例如它的光刻膠膜厚,套刻精度,以及其它關鍵尺寸等。
另外還要通給它通電,進行最終檢查,確認芯片是否能夠正常工作。
就算是在這個年代,一張芯片上也至少有數千萬晶體管,要說它一個都不會壞,那是不可能的。在ic設計之初,往往早就對晶體管電路做過冗餘設計,也就是壞個10%左右一般影響不大,實在不行就屏蔽掉一些區域。
屏蔽區域比較多的區域,就是次品,但它也能正常工作,屏蔽區域較少或者完全沒有屏蔽的芯片則是良品,則賣價較貴。
無良奸商們為了最大化利潤,於是便想出了一套妙招,將市場上的芯片進行分級。就拿英廠來說,次品芯片製成i3級別,一般一點的製成i5級別,而良品們,則通通是i7……
當然,這部分屬於是封裝上的問題了,而封裝工藝相對比較成熟,也不在葉誌華團隊所考察的範圍之內。
光刻室內的所有設備和化學試劑全部依賴於進口,完全繼承於德意誌東門子公司,在詳細的觀察中,葉誌華和王向中均沒有發現有什麽明顯的問題存在。
這也就表明生產線的問題真的存在於淨室之外的矽片製造環節汙染物上。
但令王向中疑惑的是,這麽明顯的問題,為什麽遲遲都沒有人發現呢?按道理來講,就拿眼前的左為民來說,他不可能不知道氯化氫揮發物這種空氣汙染對生產線的影響。
可是他為什麽對此時視若無睹呢?
在幾人離開淨室後,還未等脫下防塵服,王向中立馬走上前,對左為民說道:“左廠長,我想詳細了解一下近期這條生產線的試產數據。”
此時左為民還未摘下口罩,他用那雙眼睛輕輕掃了一眼年輕的王向中,一句話直接道出口:“看數據?你以為你是誰?”
換衣區域,所有人都被這句話驚到了,紛紛側目朝此處看了過來,尤其是葉誌華,臉上的表情如若一層寒霜浮現,很顯然,他也對這個所謂左廠長的態度有所不滿。
“我是水木大學專家組的王向中。”王向中並沒有因為左為民的態度而動容,反倒是繼續不卑不亢地說道。
“專家?”左為民慘然一笑,揭開口罩,露出了其下略顯蒼白的皮膚,深邃的眼窩和內曲的鷹鉤鼻。
“高中生專家嗎?有意思。”左為民的身材比王向中要高大不少,因此也是有些居高臨下地對望著。
“請你對我的學生放尊重點!”
葉誌華突然大聲嗬斥道,使得在場的所有人的心房微微一跳,“我們是集團董事長邀請來的專家團隊,無論如何,請你一定要予以我的學生們足夠的尊重!”
盡管王向中在這幾天表現不太好,但在葉誌華眼中,學術和人品無關,他相信王向中一定是個天才人物,因而眼下必須護犢子,即使這會把這次課題給搞砸。
“氣勢不錯,就是不知道你的水平如何。”左為民冷哼一聲,雙手負在背後,僅僅是輕輕掃了葉誌華一眼,便仰麵看起別處來,濃濃的不屑之意赫然印在臉上。
眼看幾人就要吵起來,牛玉鵬也是臉色大變,慌忙插入幾人的對話中:“左廠長,葉教授,你們可別吵了,大家都是深耕行業的專家級別人物,都給點麵子行不行……”
“好啊,”左為民唇角勾起一抹詭異的弧度,當即也是冷笑一聲,道:“既然你們這麽想看數據,那就隨我來檔案室吧。”
所謂光刻,具體可以分為七個步驟,其中包含四次處理,三次烘焙。
第一步是矽片表麵預處理,首先對基底表麵進行清潔工作,使用超純水再次對基底表麵進行衝洗,徹底清除吸附在矽片表麵的其它化學物質,以及上一道工序中的殘留物和金屬離子。
當然預處理不僅是清潔,還需要使用hmds(六甲基二矽胺烷)對整張矽片進行熏蒸,對它進行一道整體的脫水工作,將矽表麵的親水羥基替換為疏水基,就像鍍了一層油膜一般。
這一步也被稱為增黏處理,以保證光刻膠能在矽片表麵均勻塗布。
第二步就是旋轉塗膠了,首先將矽片架在旋轉的機械結構上,在矽片中心滴入光刻膠,通過高速旋轉,使用離心力將光刻膠均勻攤布在矽片表麵上,可以想象成攤煎餅果子那種感覺,而這也是矽片為什麽要做成圓形的根本原因。
這一步的難點在於旋轉機械結構上,首先通過高速轉動徹底將光刻膠攤開,接下來再是通過低速旋轉穩定光刻膠的整體厚度,以保證不會因為光刻膠太薄而在之後出現過度蝕刻現象。
最後在矽片邊緣進行溶劑噴灑,清除邊緣部分的光刻膠,畢竟邊角料是不需要的東西,與其做好邊角料的利用工作,不如將重心投入整體良率提升上。
第三步則是前烘步驟,使用100攝氏度的熱風,對光刻膠進行烘烤處理,這一步的目的是為了蒸發光刻膠中殘留的溶劑,提高光刻膠附著的穩定性。
當光刻膠均勻分布且通過驗證後,便送往真正的光刻機中,進行第四個步驟——對準與曝光。
光刻機整體由三部分組成,即是光源、透鏡組以及矽片工作台。
首先將矽片送入工作台中,進行對準和調平工作,以確保矽片分毫不差地與透鏡組保持焦距和相對位置。
接下來是曝光工作,這個年代光刻機普遍還在使用i類光源,即短弧超高壓汞燈。i類光源的發光原理很簡單:汞蒸氣內電弧放電,汞原子最外層電子受到激發從而躍遷,落迴後放出光子,其光源波長大約在436nm左右。
使用這種光對光刻膠表麵進行處理後,部分光刻膠將會因為光照而改變化學性質,方便後續步驟進行處理。
但在處理之前,還需要通過第五道工序,後燒。
將矽片進行加熱,讓光化學膠中的光反應充分完成,以彌補曝光強度不足的問題,同時還能減少顯影後因迴駐波效應所帶來的紋路現象。
接下來便是第六個步驟,顯影和清洗。
使用超純水浸潤矽片,將顯影液,也就是四甲基氫氧化銨均勻噴灑在光刻膠表麵,讓曝光部分充分溶解,最後使用超純水衝洗光刻膠,留下與光掩模設計一致的坑道。
第七步則是沉積,按照順序在矽片表麵不同部分沉積雜質,層層刻蝕堆疊,在一張矽片上創造出數十億記個pn二極管。
當然這並不算完,一張光掩模想要完整造出芯片雛形無疑是癡人說夢,為了保證工業效率,在這三步需要至少數台光刻機循環反複進行數千次曝光,一張5英寸的矽片才能初步產出兩百到三百張左右的芯片雛形。
這些芯片雛形還要進行測量檢查,使用顯微鏡,乃至是電子顯微鏡進行初步檢查,例如它的光刻膠膜厚,套刻精度,以及其它關鍵尺寸等。
另外還要通給它通電,進行最終檢查,確認芯片是否能夠正常工作。
就算是在這個年代,一張芯片上也至少有數千萬晶體管,要說它一個都不會壞,那是不可能的。在ic設計之初,往往早就對晶體管電路做過冗餘設計,也就是壞個10%左右一般影響不大,實在不行就屏蔽掉一些區域。
屏蔽區域比較多的區域,就是次品,但它也能正常工作,屏蔽區域較少或者完全沒有屏蔽的芯片則是良品,則賣價較貴。
無良奸商們為了最大化利潤,於是便想出了一套妙招,將市場上的芯片進行分級。就拿英廠來說,次品芯片製成i3級別,一般一點的製成i5級別,而良品們,則通通是i7……
當然,這部分屬於是封裝上的問題了,而封裝工藝相對比較成熟,也不在葉誌華團隊所考察的範圍之內。
光刻室內的所有設備和化學試劑全部依賴於進口,完全繼承於德意誌東門子公司,在詳細的觀察中,葉誌華和王向中均沒有發現有什麽明顯的問題存在。
這也就表明生產線的問題真的存在於淨室之外的矽片製造環節汙染物上。
但令王向中疑惑的是,這麽明顯的問題,為什麽遲遲都沒有人發現呢?按道理來講,就拿眼前的左為民來說,他不可能不知道氯化氫揮發物這種空氣汙染對生產線的影響。
可是他為什麽對此時視若無睹呢?
在幾人離開淨室後,還未等脫下防塵服,王向中立馬走上前,對左為民說道:“左廠長,我想詳細了解一下近期這條生產線的試產數據。”
此時左為民還未摘下口罩,他用那雙眼睛輕輕掃了一眼年輕的王向中,一句話直接道出口:“看數據?你以為你是誰?”
換衣區域,所有人都被這句話驚到了,紛紛側目朝此處看了過來,尤其是葉誌華,臉上的表情如若一層寒霜浮現,很顯然,他也對這個所謂左廠長的態度有所不滿。
“我是水木大學專家組的王向中。”王向中並沒有因為左為民的態度而動容,反倒是繼續不卑不亢地說道。
“專家?”左為民慘然一笑,揭開口罩,露出了其下略顯蒼白的皮膚,深邃的眼窩和內曲的鷹鉤鼻。
“高中生專家嗎?有意思。”左為民的身材比王向中要高大不少,因此也是有些居高臨下地對望著。
“請你對我的學生放尊重點!”
葉誌華突然大聲嗬斥道,使得在場的所有人的心房微微一跳,“我們是集團董事長邀請來的專家團隊,無論如何,請你一定要予以我的學生們足夠的尊重!”
盡管王向中在這幾天表現不太好,但在葉誌華眼中,學術和人品無關,他相信王向中一定是個天才人物,因而眼下必須護犢子,即使這會把這次課題給搞砸。
“氣勢不錯,就是不知道你的水平如何。”左為民冷哼一聲,雙手負在背後,僅僅是輕輕掃了葉誌華一眼,便仰麵看起別處來,濃濃的不屑之意赫然印在臉上。
眼看幾人就要吵起來,牛玉鵬也是臉色大變,慌忙插入幾人的對話中:“左廠長,葉教授,你們可別吵了,大家都是深耕行業的專家級別人物,都給點麵子行不行……”
“好啊,”左為民唇角勾起一抹詭異的弧度,當即也是冷笑一聲,道:“既然你們這麽想看數據,那就隨我來檔案室吧。”