「出樣品了!」
「純度11N!」
9月20日上午十點鐘,沐陽正在辦公室里看資料,突然收到硅廠(晶圓廠)的消息,一直凝視資料毫無波瀾的臉蕩漾出喜悅。
適用于集成電路行業的半導體硅片對產品質量有極高的要求,純度必須達到9999(9個9,簡稱9N)以上,最先進的工藝則需要達到個9,即11N)。
出口要求,一般要達到9N。
現在國產硅棒,能達到11N是有,但生產極不穩定,成本會高許多。
沐陽的要求,要穩定達到12N,而且生產成本不能太高。
硅棒指標當然不止純度,還有結晶構造、平坦度等,也要滿足電阻率、碳殘余量、厚度、翹曲度、表面金屬殘余量等各類參數指標要求。
但純度就是核心,尺寸就是成本,這么說有些片面,但也沒錯。
「好的,我過來看下。」
沐陽放下資料,喊上司機準備車。
硅廠不在總部基地這邊,而是在星海集團2號工業園區,即陽富區工業園區。
三分鐘后,沐陽坐上未來01,向硅廠方向駛去。
半個小時后,沐陽來到了實驗車間,換上白色無塵服裝和熟膠手套,戴上口罩,全身嚴實,只留下一雙眼睛。
在入口處按了下指紋,驗證人臉,才能真正進入實驗車間。
九月份的天氣非常炎熱,還好車間是恒溫車間,溫度只有二十攝氏度,要不然,穿著一身包裹得嚴實的衣服,那得多難受。
但就算如此,沐陽還是感到一些不習慣,特別是幾年不戴口罩了,感受呼吸不是很順暢。
在后世,戴口罩戴習慣了,一天不摘下來感覺也沒事兒,就耳朵根被勒得有些疼而已。
走在車間里,沒有人認出沐陽。
路過的一位員工看到他沒有佩戴員工牌,衣服背面也沒有個人名字標識,趕緊走回去擋住他「你好,請問你是哪位怎么進來了為什么沒有佩戴員工牌」
這個時候,沐陽才想起,他沒有生氣,反而是笑了笑,不過,眼前這位員工也是看不到他笑。
「問你呢否則我要報警了!」
「沒事,我是沐陽。」沐陽摘下口罩,露出一個笑臉,然后又重新戴好口罩
他這么一說,眼前這位年輕員工恐慌起來,向沐陽深深鞠躬∶「啊,您是董事長,我沒認了來,對不起,對不起!」
「沒事,你做得很好,警惕性很高,我路過幾個同事,都沒注意到這點。說到底就是我的問題,沒有制作自己的標牌。「沐陽揮揮手笑道。
「謝謝董事長,我真的沒認出來。「
「不用在意,去忙吧。」
「好的,拜拜。」說完后,這員工快步離開,感覺太尷尬了,幸好董事長不在意,還表揚了他。
沐陽來到一臺XH1200型單晶爐前,此時有七八位員工正在設備外圍交流,看到沐陽,這些員工還是沒認出來。
技術經理向海,見過沐陽多次,也知道沐陽要來,通過他的身材和眼神認出來,然后走過去打招呼:
「董事長,您來了。」
向海這么一喊,其他員工血壓瞬間飆升,眼前這位竟然是董事長!
「嗯,說說具體情況。「沐陽點頭。
向海說道∶「我們眼前這臺設備,昨天開始試制樣品,理論最大熔料量達到1200公斤,我們放了1000公斤。
設備可拉制12英寸到14英寸的單晶硅棒,目前正在生產的
是12英寸的硅棒,嘗試全長度尺寸怎么樣。
昨天,我們試制了兩根一米長度的單晶硅棒,以測試結果來看,各種指標達到了高端手機芯片的硅材料要求,生產效率比常規的每小時提拉10厘米要快一倍左右。
當然,離我們制定的要求,還是有一些差距,有不少小瑕疵,比如硅純度達到了11N,但不管怎么樣調試,都達不到12N,我們正在找原因,還沒找到。」
星海集團目前使用的硅精練方法是提拉法。
先把熔化的Si放在石墨坩堝里面,使用感應法加熱,之后又放在石英容器里,通過純氫氣體作為清潔氛圍。再把作為種子的籽晶放在垂直棒的前端,再放入熔化的Si里面。
因為籽晶表面會吸附熔化物,在垂直棒不斷緩慢旋轉和提拉的過程中,可以長出直徑比籽晶大得多的體材料晶體。
這有點像兩根筷子插入盛滿面條的鍋里,筷子夾緊的幾根面子就像是「籽晶」,吸附鍋里的其它面條,隨著筷子旋轉,然后提升,越來越多的面條被卷入筷子中。
而且,被卷入的面條排布得比較整齊,其實提拉法還利用到了旋轉重力的作用,能夠均勻地分布熔化的硅,同時通過軸(筷子)的旋轉,控制了硅溫度和幾何構性的不均勻性。
沐陽說道「先帶我看看試制好的樣品。」
向海點頭,走到一根未切割的單晶硅棒前,長度約一米多,外徑是12英寸,這一根硅棒,也有一百多公斤。
沐陽蹲下來觀察,用手撫摸硅棒表面,贊道∶「外徑直線度不錯,直徑均勻,不過,這只是一米長而已,拉完一爐一千公斤的,理論可以拉四五米長。」
沐陽檢查完這根未切割的單晶硅棒,再檢查另一根已經切割過的硅棒樣品,已經切割了一半。
單晶硅棒是先用線切割機把兩端錐形料頭切割掉,如果硅棒很長就分段,否則太重不好搬動和加工,車外圓,然后再用真正的切片機切晶圓片。
用切片機切片,效率會快許多,切割平面度會更好一些,也不容易碎,如果是線切割,比較粗糙。
剛切下來的晶圓片厚度不到一毫米,還要繼續打磨、研磨,直到符合設計的厚度要求。
切片厚度主要看材料韌性情況和切片機的性能,如果很容易切碎,那就切厚一點,而且直徑越大,切片難度越大,所以12英寸的切割厚度要比8英寸的肯定要厚一些。
這也沒法,單晶硅的韌性很差,實際上就是脆性材料。
最終芯片的成品厚度一般在0.3毫米以下,薄的話可以達到0.1厚米左右。
沐陽拿起一片晶圓片,從外觀看上去,平面度不錯。
「你們切割了多少片,切裂的概率有多少」
「就試切割了幾十片,剛開始還切裂了幾片,發現切片機的冷卻系統沒搞好,后面的,也沒切裂過。」
「就純度11N」
向海說「嗯,抽檢了9個晶圓片,都這個數據。」
沐陽點頭,他理解其中的難度,就算每個零部件都按照圖紙生產,工藝按照他的做,但設備組裝肯定存在誤差,生產環境同樣有影響,還有其它因素,最終都影響到單晶硅純度與其它性能。
如果能達到目前的情況,的確可以開始嘗試量產了,即使離他設計的理論值還差一些。
他的要求,只是想以此為基礎,制造更好的芯片而已,比如用在高端手機和高端電腦上的芯片,對純度要求就這么高,再差也要達到10N。
而且,硅棒的其它指標都達到了世界頂尖水平。
可以說,星海集團已經制造出世界頂尖的硅棒了,就看接下來的
量產情況了。
「一個單晶棒沒有代表性,也許是偶然,前期多生產多一些樣品,多檢測收集數據。」
沐陽說出他的要求,接下來,他親自檢查問題根源,從氫氣的純度和流量大小、硅原材料、單晶爐工作溫度與濕度等等一一排除。
他熟悉所有設備和工藝流程,但沒有這方面的實踐經驗,在灌輸技術過程中,大腦中給他的「熟悉經驗」,與實際還是有些差異,需要走一遍,融合得更好。
就如大腦說∶「我會了。」
手說∶「我還不會!」
道理是一個樣的,沐陽沒有實踐,沒有產生肌肉記憶。
他忙了一個小時也沒查出什么問題,也到了上午下班時間,吃過午餐,休息了會,下午繼續投入其中,也沒查出有什么問題。
「真的怪了!」
沐陽讓實驗室的設備組裝人員再組裝新的設備,他要從頭看他們組裝,直到生產投入。
接下來的幾天時間,沐陽跟單晶硅棒生產直接耗上了,期間他還親自組裝調試設備。
國慶放假前兩天,又組裝了一套設備出來,進入設備調試中,準備試生產。
這期間,最早組裝的兩套設備生產出來的單晶棒的純度還是11N。
沐陽重視的設備能耗、生產效率,都達到了預期目標,但就是硅純度還達不到設計要求。
到了9月30日。
沐陽投入硅純度工作入魔了,如果新裝的設備還達不到要求,那就歇息一段時間,不能繼續較勁。
閱讀系統幫沐陽快速掌握知識,但沒法幫他分析問題,更不能幫他查找問題根源。
新的一套設備,生產出來的單晶硅棒,經檢測后,純度還是老樣子,沒有提升。
沐陽看到這個結果,皺眉「怪了,就是查不出問題所在。向經理,讓大家先暫停吧,國慶放假回來再梳理一下思路。」
向海點頭,但想了下,說「董事長,要不我們加班,多檢查檢查吧。」
沐陽搖頭,嘆了口氣∶「這種情況,想不通的事,就算加班也沒用,也許我們這些天,都跳進死胡同去了。
你們能夠把設備組裝成功,連續結晶成功,成品率和其它指標也達到了世界頂尖水平,已經算是成功了,是我有些較勁了。「
這些天,他們排除了操作問題、原料問題、坩堝質量問題、熱循環也沒有什么問題,拉速這些,也沒啥問題。
就是,找不到問題原因。
一名測試工程師說了句「董事長,我們工業園區白天用電量比較大,電流電壓不穩定,會不會造成功率翻跳變化,影響爐內溫度不穩」
「嗯等等,我想一下。」
這名員工的提醒,沐陽好像搞明白原因了,向這位測試工程師說∶「你提醒得不錯,真有可能是電控問題,但也有可能是其它原因,檢查一下電流電壓表,還有穩壓表,這些測量儀器,說不定在出廠時就弄錯了。」
儀器誤差存在很正常,比如顯示220V,說不定實際只有215V,一般人不會太計較這點事,但對單晶硅棒生產來說,說不定就有影響。
很快,電氣工程師排查出來電流電壓稍微有些不穩定,穩壓表靈敏度沒有調合適。
雖然爐內溫度符合要求,但時高時低,對生產就有影響。
「雖然查出穩壓系統的穩壓表有問題了,但它有沒有影響到單晶硅棒的純度,我們還不知道,等國慶收假后再試驗吧。「
沐陽說完后,就離開了實驗車間。
實驗車間的二十幾名研發人員看到董事長離開,再看看剛剛組裝好的新設備,
也來不及試生產。
一位員工說「這段時間,董事長也夠累的,還親自和我們組裝調試設備,真少見。」
向海說「單晶硅棒生產對我們公司來說非常重要,芯片制造是董事長的夢想,同樣也是我們的夢想。
國產高端芯片能不能夠實現,說實話,整個華國,就看我們公司了。
現在,我們已經生產出合格的單晶硅棒,但董事長還不夠滿意,還達不到他的要求,這種精益求精、勇攀高峰的精神,值得我們學習,大家千萬不要有一丁點成績,覺得我們達到世界第一了就驕傲自滿。
董事長雖然表揚了我們,但他自己也有很大壓力,只是沒有跟我們說而已,要不然,他也不會親自下手調試設備,跟我們一起耗在實驗室里,你以為他很閑呀。
你們看看這段時間,哪怕拋棄董事長本身的身份,就說他的操作動手能力,比我們這些人強太多了,我們要學的東西太多了。」
「嗯,董事長的能力是變態,聽說極少有難著他的問題。但我更佩服的是他的鉆研精神。」
大家從心里敬佩沐陽,再看看剛組裝好的設備,硅純度的問題就像一根刺,卡在喉嚨里,解決不掉,心里就不踏實,還不太想離開實驗室。
「這個問題不解決,就算放假了,我也睡不著呀。」
「董事長不讓我們加班呀。「
「要不,我們偷偷加班吧,不要加班費就行了。」
「那是加班費的問題嘛,公司又不缺給加班費。」
技術經理向海說「我不強迫大家加班,公司也不提倡加班,這一次假期是自愿原則,沒有加班費,有事可以不來。弄不好我們加班被發現還被批評。」
「批評總好過心里一直想著這件事吧,感覺找到問題所在了,卻沒有去嘗試驗證結論,晚上真的睡不著呀。」
「試一輪花費時間很長,就算只生產一米長的單晶硅棒,再切割,檢測也要花時間,兩天時間肯定要的。」
向海聽到大家都同意自愿加班,說道「那好吧,既然大家沒意見,如果沒問題,大家吃過晚餐,今晚繼續搞。家里有急事,真的可以不用來。」
「沒什么急事,還有什么事比得上我們遇到的問題的。「一名研發人員笑道。
」你呢,不是說今晚要陪女朋友逛街看電影嗎可以不來。」
」取銷吧,其實我也不想看那種愛情片,現在正好有借口不去了,哪有搞科研激情。」
」愛情片可以呀,豈不是更有激情。」
幾個研發人員的打趣,感覺輕松多了。
接下來的兩天,這些研發人員開始驗證電流電壓穩定之后的生產情況。
又是五天后,10月8日。
剛上班沒多久,沐陽再次來到了硅棒實驗車間,找到向海,讓他開始驗證。
向海有些不好意思說「董事長,其實,我們已經驗證過了。「
沐陽有些不明白「哦,你們驗證過了什么時候的事」
說完后,大概明白了,嚴肅問,「國慶期間,你們偷偷加班了」
一名研發人員看到沐陽的表情,趕緊解釋∶「董事長,不怪向經理,是我們要求來加班的,晚上實在睡不著。」
沐陽開心一笑「我也沒怪你們,結果怎么樣「
他這么一說,向海和周圍的研發人員松了一口氣,真怕董事長把他們罵一頓。
向海說「我們生產了兩根一米多長的單晶硅棒,經過驗證測試,硅純度穩定在12N以上,的確是電流電壓不穩造成。「
「好,好,達到了設計目標!正式準備量產工作!」
沐陽聞言,十分高興,「你們非常不錯,應該嘉獎。」
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