“我不知道你們對半導(dǎo)體工藝具體了解多少,在這里我就直接來解釋了?!弊鬄槊裰钢欢淹饨缈床坏降陌咨珒x器說道:“這里做的是硅片清潔工作?!?br/>
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。
第一步是硅片表面預(yù)處理,首先對基底表面進行清潔工作,使用超純水再次對基底表面進行沖洗,徹底清除吸附在硅片表面的其它化學(xué)物質(zhì),以及上一道工序中的殘留物和金屬離子。
當然預(yù)處理不僅是清潔,還需要使用HMDS(六甲基二硅胺烷)對整張硅片進行熏蒸,對它進行一道整體的脫水工作,將硅表面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,以保證光刻膠能在硅片表面均勻涂布。
第二步就是旋轉(zhuǎn)涂膠了,首先將硅片架在旋轉(zhuǎn)的機械結(jié)構(gòu)上,在硅片中心滴入光刻膠,通過高速旋轉(zhuǎn),使用離心力將光刻膠均勻攤布在硅片表面上,可以想象成攤煎餅果子那種感覺,而這也是硅片為什么要做成圓形的根本原因。
這一步的難點在于旋轉(zhuǎn)機械結(jié)構(gòu)上,首先通過高速轉(zhuǎn)動徹底將光刻膠攤開,接下來再是通過低速旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定光刻膠的整體厚度,以保證不會因為光刻膠太薄而在之后出現(xiàn)過度蝕刻現(xiàn)象。
最后在硅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(fā)光刻膠中殘留的溶劑,提高光刻膠附著的穩(wěn)定性。
當光刻膠均勻分布且通過驗證后,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、透鏡組以及硅片工作臺。
首先將硅片送入工作臺中,進行對準和調(diào)平工作,以確保硅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(fā)光原理很簡單:汞蒸氣內(nèi)電弧放電,汞原子最外層電子受到激發(fā)從而躍遷,落回后放出光子,其光源波長大約在436nm左右。
使用這種光對光刻膠表面進行處理后,部分光刻膠將會因為光照而改變化學(xué)性質(zhì),方便后續(xù)步驟進行處理。
但在處理之前,還需要通過第五道工序,后燒。
將硅片進行加熱,讓光化學(xué)膠中的光反應(yīng)充分完成,以彌補曝光強度不足的問題,同時還能減少顯影后因回駐波效應(yīng)所帶來的紋路現(xiàn)象。
接下來便是第六個步驟,顯影和清洗。
使用超純水浸潤硅片,將顯影液,也就是四甲基氫氧化銨均勻噴灑在光刻膠表面,讓曝光部分充分溶解,最后使用超純水沖洗光刻膠,留下與光掩模設(shè)計一致的坑道。
第七步則是沉積,按照順序在硅片表面不同部分沉積雜質(zhì),層層刻蝕堆疊,在一張硅片上創(chuàng)造出數(shù)十億記個PN二極管。
當然這并不算完,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(yè)效率,在這三步需要至少數(shù)臺光刻機循環(huán)反復(fù)進行數(shù)千次曝光,一張5英寸的硅片才能初步產(chǎn)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(guān)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(shù)千萬晶體管,要說它一個都不會壞,那是不可能的。在IC設(shè)計之初,往往早就對晶體管電路做過冗余設(shè)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(qū)域。
屏蔽區(qū)域比較多的區(qū)域,就是次品,但它也能正常工作,屏蔽區(qū)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?yōu)榱俗畲蠡麧?,于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,次品芯片制成i3級別,一般一點的制成i5級別,而良品們,則通通是i7……
當然,這部分屬于是封裝上的問題了,而封裝工藝相對比較成熟,也不在葉志華團隊所考察的范圍之內(nèi)。
光刻室內(nèi)的所有設(shè)備和化學(xué)試劑全部依賴于進口,完全繼承于德意志東門子公司,在詳細的觀察中,葉志華和王向中均沒有發(fā)現(xiàn)有什么明顯的問題存在。
這也就表明生產(chǎn)線的問題真的存在于凈室之外的硅片制造環(huán)節(jié)污染物上。
但令王向中疑惑的是,這么明顯的問題,為什么遲遲都沒有人發(fā)現(xiàn)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(fā)物這種空氣污染對生產(chǎn)線的影響。
可是他為什么對此時視若無睹呢?
在幾人離開凈室后,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(chǎn)線的試產(chǎn)數(shù)據(jù)?!?br/>
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(shù)據(jù)?你以為你是誰?”
換衣區(qū)域,所有人都被這句話驚到了,紛紛側(cè)目朝此處看了過來,尤其是葉志華,臉上的表情如若一層寒霜浮現(xiàn),很顯然,他也對這個所謂左廠長的態(tài)度有所不滿。
“我是水木大學(xué)專家組的王向中?!蓖跸蛑胁]有因為左為民的態(tài)度而動容,反倒是繼續(xù)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(nèi)曲的鷹鉤鼻。
“高中生專家嗎?有意思?!弊鬄槊竦纳聿谋韧跸蛑幸叽蟛簧?,因此也是有些居高臨下地對望著。
“請你對我的學(xué)生放尊重點!”
葉志華突然大聲呵斥道,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(xué)生們足夠的尊重!”
盡管王向中在這幾天表現(xiàn)不太好,但在葉志華眼中,學(xué)術(shù)和人品無關(guān),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?!弊鬄槊窭浜咭宦?,雙手負在背后,僅僅是輕輕掃了葉志華一眼,便仰面看起別處來,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(yè)的專家級別人物,都給點面子行不行……”
“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:“既然你們這么想看數(shù)據(jù),那就隨我來檔案室吧?!?