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晶圆生产制造的原材料就是硅,再往前追溯一点,原材料是二氧化硅。
通俗一点讲,晶圆就是沙子做的。
当然,也可以用硅矿石,这种原材料的硅含量高一些。不管是沙子,还是硅矿石,都是制造生产晶圆的原材料。
生产制造晶圆的第一步就是脱氧提纯。
沙子/石英经过提纯以后得到含硅量25%的二氧化硅。二氧化硅经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并蒸馏后,得到纯度高达99%以上的晶体硅。晶体硅的纯度要求非常高,这也是造出晶圆昂贵的原因。
工人们正在向电弧熔炼炉之中装料。这种原材料自然不是沙子,而是纯度比较高的二氧化硅。
唐飞是内行,知道晶圆生产第一步就是脱氧提纯,直接走到了电弧熔炼炉旁边,也正好看到工人们在装料。
王兴奎等人看到唐飞,纷纷迎了过来,纷纷向唐飞问好。
唐飞看了一眼目前的情况,大感兴趣的问道:“兴奎,准备工作进行得怎么样了,什么时候开炉提纯。”
这是唐飞比较关心的。
只要生产一但启动,开始了第一道工序的生产,后续工序就会源源不断的跟上,就能生产制造第一批晶圆。
目前,晶圆在国际市场算是紧缺货。
不,在唐飞的记忆之中,似乎这东西一直都是比较紧缺的。让唐飞记忆最深刻的是好像在2016年吧,全球晶圆的紧缺,导致了内存条、固态硬盘SSD价格高涨。一时之间国际市场上晶圆直接断货。
简单的说晶圆是指拥有集成电路的硅晶片,因为其形状是圆的,故称为晶圆。
晶圆在电子数码领域的运用是非常广泛的。内存条、SSD,CPU、显卡、手机内存、手机指纹芯片等等,可以说几乎对于所有的电子数码产品,晶圆都是不可缺少的。
在未来,全球晶圆的紧缺情况常常出现,这不仅仅导致了内存条和SSD的涨价,也导致整个电子数码产品领域都受到了非常严重的波及。可见晶圆的重要性。
唐飞打算,尽早将自己的第一批晶圆制造出来,并将它推向市场。
见老板询问起生产准备情况,王兴奎道:“一切准备基本就绪,工艺资料编制和人员培训全部完成,工人们可以按照我们制定的工艺进行生产,第一批原材料也开始装炉,马上开始熔炼,首先进行的是脱氧提纯。”
唐飞来了兴致,在旁边兴致勃勃的,看着大家忙碌。在技术人员的指导之下,第一批原材料装炉完毕,检查无误之后,王兴奎过来请示。
“老板,是明天一早再开炉进行脱氧提纯,还是现在就开始呢?”
既然可以开炉提纯,那还等什么,唐飞挥手道:“现在开始,我要看一看,咱们第一炉硅材料的质量情况。”
随着唐飞的这一决定,工人们工作起来,电弧熔炼炉开始启动,进行第一炉二氧化硅的脱氧提纯。
这是一个过程,也需要一定的时间。
唐飞在看了看之后,也没有一直在那里干等,有技术人员,有技术专家等在旁边指导就行了。
“走,我们去看一看晶圆的其他生产设备。”
在杨成林和王兴奎的陪同下,唐飞看了晶圆的生产设备。不愧是技术专家,王兴奎他们对生产设备的布局非常科学,非常合理。
所有的生产设备全部调试完毕,达到了生产状态,在某一些生产设备旁边,能看到技术人员,也能看到生产工人。
第二天。
唐飞又到了生产现场,昨天下午启动二氧化硅的脱氧提纯,第一批冶金级硅应该已经生产出来了。
没错,就是冶金级硅。
晶圆生产制造第一步就是硅提纯。将二氧化硅原料放入一个温度约为2000 ℃,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%的纯硅,又称作冶金级硅。
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,因此对冶金级硅进行进一步提纯。
一般而言,冶金级硅的纯度98%左右,质量好的厂家,普遍能将纯度控制在98%以上。
唐飞走进生产厂房的时候,已经看到了王兴奎等人的身影,也看到了工人们在准备第二步工序,准备将冶金级的硅进行进一步的提纯,达到电子级硅的等级。
“老板,第一批冶金级硅已经生产制造出来,您看一看,这是检验报告!”
唐飞接过这份检验报告,一看就高兴的道:“好家伙,一炮打响,咱们生产的冶金硅的纯度达到了99%以上,了不起。”
王兴奎谦虚的道:“主要是我们生产设备好,生产工艺也还算不错。”
唐飞知道,除了这些方面的原因之外,还有一个重要的因素,那就是自己质量+2的UBFF在悄悄的发挥作用。
冶金级的硅质量都这么好,那最终生产制造出来的成品,也就是晶圆能达到什么样的质量程度呢。
这非常值得期待!
冶金级硅被堪称完美的生产制造出来,下一步就是生产制造电子级硅。
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,也就是电子级硅。
在技术人员的指导下,工人们已经在开始电子级硅的生产制造。
第一批电子级硅也被成功的被生产制造出来,其纯度高达99.999999999%。然后是后续一系列的工序,直至生产制造出合格的晶圆。
这些天,唐飞基本上一直待在九洲电子,甚至连万恒地产集团都没有时间去。
晶圆的生产过程还算比较顺利,脱氧提纯,生产出冶金级硅,接着又生产出电子级硅,后续一道道工序在进行。硅晶圆的制造可以归纳为三个基本步骤:硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。
唐飞几乎没有离开过九洲电子,直到第一批晶圆被生产制造出来。
成品的晶圆呈现薄薄的圆片状,直径八英寸,也就是八英寸的晶圆。它们看上去非常的漂亮,表面光滑如镜。
杨成林高兴的大声道:“老板,首批晶圆生产制造出来了!”
旁边的王兴奎也兴奋的道:“这就是芯片和集成电路的基本原料——硅晶圆片,这就是‘晶圆’。”
第一批晶圆被成功制造出来。
唐飞很高兴,朗声的道:“这应该是我们国内生产制造的首批八英寸的晶圆,这是零的突破。”
这绝对是零的突破,填补了国内空白!
只是不知道质量怎么样?
晶圆被生产制造出来,后面还有严格的检测工序,只有检验合格,坏点数在合格的范围之内,它们才算真正的合格产品。
唐飞深知这一点,挥手道:“安排检测,看一看我们第一批晶圆的质量如何。”
大家都很期待这批晶圆的质量情况,杨成林是如此,王兴奎是如此,参与这次晶圆试制的技术人员和生产工人们也是如此。
九洲电子有成套的,先进的检测设备,也有先进的检测手段,马上对这批晶圆进行质量检测,看其是否能达到质量要求。
几名技术人员,一些质量人员,大家都忙碌开了,对这批刚刚生产制造出来的晶圆进行质量检测。
连董波、马卫军和郝红霞三位技术专家都参与其中,严格的对这些晶圆进行检测。
晶圆测试,最典型的就是晶圆的针测工艺,九洲工业采用的就是这样的测试工艺,也有相关的针测设备。
主要检测晶圆上的不良,如坏点,破损,裂粒,气孔等等。
晶圆测试是对晶片上的每个晶粒进行针测,在检测头装上以金线制成细如毛发之探针,与晶粒上的接点接触,测试其电气特性,不合格的晶粒会被标上记号。
几名针测人员,一丝不苟,严格按照检测流程对晶圆进行检测,时间一分钟一分钟的过去。
其中一名检测人员额头冒出了汗水,连忙轻轻的擦一擦,看了看针测设备,又看了看被检测的晶圆,表情有一点不正常。
董波是专家,他发现了这名检测人员的不正常,连忙关切的问道:“小张,怎么了?”
小张缓缓的道:“董专家,好像有一点不对,是不是我们的检测设备出现了故障,你过来看一看。”
什么!
董波心中微微一惊,这可是崭新的,先进的检测设备,且还是系统出品的东西,怎么可能出现什么故障呢,难道是小张操作有误。
董波亲自操刀,开始了对晶圆的检测,旁边几名技术人员,几名质量人员,大家纷纷围了过来,看着董专家对晶圆的亲自检测。
“咦!”
董波轻轻的“咦”了一声,显得非常的惊讶。
也就是这一声惊讶,让旁边很多人的心跳加快,无形的紧张起来。有人甚至紧张得似乎心脏都要从喉咙里面跳了出来。
有人更是脱口而出,“董专家,怎么了,有什么问题!”
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