十二寸直径硅锭的生产,就是个极为魔幻的工艺流程.
媒体报道的时候,是尽量往简单点说.
简单一句用沙子制造硅锭就完事了.
但,真正想把沙子变成硅锭,然后再切割成晶圆.
就需要极为精密的操控环节掌握.
每一个步骤都是人类智慧的高度结晶,差一点都不行.
首先是硅提纯.
将沙石原料放入一个温度约为200,并且有碳源存在的电弧熔炉中.
在高温下,碳和沙石中的二氧化硅进行化学反应碳与氧结合,剩下硅,得到纯度约为98%的纯,又称作冶级硅.
这对微电子器件来说不够纯,因为半导体材料的电学特性对杂质的浓度非常敏感.
对冶金级硅进行进一步提纯:将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢进行氯化反应,生成液态的硅烷.
然后通过蒸馏和化学还原工艺,得到了高纯度的多晶硅.
其纯度高达:99.
%,成为电子级硅.
接下来是单晶硅生长.
最常用的方法叫直拉法:高纯度的多晶硅放在石英坩埚中,并用外面围绕着的石墨加热器不断加热.
温度维持在大约100.
炉中的气体通常是惰性气体,使多晶硅熔化,同时又不会产生不需要的化学反应.
为了形成单晶硅,还需要控制晶体的方向.
坩埚带着多晶硅熔化物在旋转,把一颗1籽晶浸入其中,并且由拉制棒带着籽晶作反方向旋转.
同时慢慢地,垂直地由硅熔化物中向上拉出.
熔化的多晶硅会粘在籽晶的底端,按:籽晶晶格排列的方向不断地生长上去.
因此生长的晶体的方向性,是由籽晶所决定的.
在其被拉出和冷却后就生长成了与籽晶内部晶格方向相同的单晶硅棒.
用直拉法生长后,单晶棒将按:适当的尺寸:进行切割,然后进行研磨.
将凹凸的切痕磨掉,再用化学机械抛光工艺使其至少一面光滑如镜.
晶圆片制造就完成了.
单晶硅棒的直径,是由籽晶拉出的速度和旋转速度决定的.
上拉速率越慢,生长的单晶硅棒直径越大.
而切出的晶圆片的厚度与直径有关.
虽然半导体器件的制备,只在晶圆的顶部几微米的范围内完成.
但是,晶圆的厚度一般要达到1毫米,才能保证足够的机械应力支撑.
因此晶圆的厚度,会随直径的增长而增长.
晶圆制造厂把这些多晶硅融解,再在里入籽晶,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅晶棒.
由于硅晶棒是由一颗1晶面取向籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成.
此过程称为“长晶”
硅晶棒再经过切段,滚磨,切片,倒角,抛光,激光刻.
包装后,即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片.
这就是“晶圆”
生怕四位大老总把晶圆产业当成捡钱的项目,苏浩不得不详细地介绍了一下整个生产流程.
其中涉及到化学机械研磨等比较科幻的内容,听得四位老总一脸神往.
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“原来,沙子变晶圆,要这么麻烦”
一位老总没管住嘴,失态地说出藏在心底的惊叹.
“不是麻烦不麻烦的事!”
苏浩痛苦的扶额:小爷半天唾沫白白浪费了.
“不管
是温度控制,还是材料配比,或者是后期的化学机械研磨,都是跟制造机器人一样的黑科技.”
“任何一个环节出现了纰漏,都会影响到商品的质量和产量.”
“说的更直白点.”
“想要在晶圆产业赚钱,并击败三大晶圆产业巨头,就得做好每一个环节的质量管理和后续研发工作.”
他有点后悔.
跟这种纯行政或金融管理人员沟通技术方面的事情,本身就是个巨大的错误.
幸好,最后关头他突然明悟其中关键:赚不赚钱才是老总们关心的问题.
“苏董,你早这么说不就得了嘛!”
建行老总拍着大腿感慨:“你又是无尘车间,又是化学机械研磨的,我们那里知道这些关窍”
“技术方面的事,你来负责,我们只管投钱和分红.”
其他三个3老总也心有戚戚焉地点头附和.
跟科学家讨论技术类话题,真可怕!跟听天书似的.
谈到股份和经营方面的内容,谈判速度快的不可思议.
四位老总也没有刻意追求绝对控股.
双方联合