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苏硅的5条芯片生产线,Igbt与mcu芯片各占两条,另一条为45纳米座舱芯片,从流片成功至今从未停过,其中利润最高的是座舱芯片,mcu利润最低,技术难度不高。
路阳最终还是选择暂停其中一条mcu芯片生产线,用来改造升级。
王顺和带着路阳与海思众人来到生产线,
“路总、何总,这台便是用来生产mcu芯片的光刻机,已经连续三个月运行了,良品率一直在95%以上,设备各方面情况都比较稳定,没有出现过大问题。”
看着净室内的光刻机,海思众人双眼放光,这还是他们第一次如此近距离的见到光刻机。
浸润式光刻机的原理并不复杂,一句话概括就是以紫外光作为刀头,在晶圆上进行成像。
在光刻机内部,紫外光从照明模组内部出,射过掩膜板,穿过投影物镜模组中的大镜头,再经过浸润式光刻模组中的那滴水,最终到达晶圆表面,对晶圆进行成像。
在成像过程中,晶圆的温度会不断升高,所以需要一股不断流动的水对晶圆降温,而这股流动的水又必须像镜片一样光滑,不能有任何的扰动,一丁点的扰动都会使整片晶圆报废。
把一股流动的水做成光学镜头,光是想象都知道有多难,其工艺精度不亚于镜片的打磨。
水中的金属离子会影响器件的阈值电压,溶解气体会干扰硅片的氧化覆膜,细菌有机物会导致pn结的短路漏电,细小颗粒物会造成硅片表面缺陷,所以能接触硅片的就必须是纯水。
没有金属离子,没有细小颗粒,没有细菌与溶解气体,只有氢氧元素组成的水就是纯水。
目前全世界最纯净的水就被称为半导体级纯水,它的各项指标比医用无菌注射水还要严格数百倍。
王顺和开始给众人介绍纯水的过程,这里面至少要经过三个阶段。
第一步,自来水净化,成为纯净水,纯水净化,成为纯水,第一阶段又叫水质预处理,使用多介质过滤器与滤设备来去除水中的绝大部分颗粒物,悬浮物和胶体,最后还要加活性碳过滤器来吸附有机物或者亚硫酸氢钠。
第二步,主处理过滤,除了前面的多种设备过滤外,还包括紫外灯照射灭菌氧化分解有机物,连续电解除盐技术解决水中剩余的阴阳离子,最后用真空出气机和多级脱气膜来去除水中的各类溶解气体。
通过前两步得到的水需要存储在充满氮气的水槽中,这个级别的水已经接近于医用级别,但对半导体芯片来说还远远不够。
第三步,水的精致处理,这一步其实就是前两步的梅开二度,把之前出现过的各种净水装置集结在一个管道系统中,让纯水在其中高循环,再来亿遍,确保纯水成为纯水,并且一直需要保持循环。
这三步下来,自来水大概要损失3至4成水量,耗能大户并非浪得虚名。
这么精贵的水,不仅要用来做湿法清洗,还包括了浸没式光刻,配置刻蚀溶液,化学机械抛光,硅片切割降温等等。
相同的设备与工艺流程搬到的不同的地方,可能导致生产良率与芯片质量的不同,业内常开玩笑说芯片厂很玄学,牵扯到风水问题,当然这个风水不是玄学。
风指的是气流循环,即芯片生产的无尘间,水自然是指纯水,传说中的台鸡电每天用1oo多辆卡车运水就是因为自来水管道流出的水质量不够高,达不到要求。
听到这里路阳已经感觉到太苛刻了,王顺和似乎来了兴致,继续说道:
“各位,对于芯片来说,水中的一切化学物质都是剧毒,比如硅会导致硅片缺陷、硼会导致硅片掺杂,氯会影响化学沉积,各种金属离子会改变晶体管的电特性。”
“所以我们需要的纯水系统,还必须配备多种水质分析仪,对水中的微量成分进行实施监测。”
王顺和指着眼前的设备给众人介绍道,“这台便是水质分析仪,价格相当于一台宝马x5。”
路阳看着眼前这台设备,吐槽道,“特么原来就是你们在吞金是吧。”
“大家都知道水是导电的,水杂质越少,电阻率就越高,海水电阻率约2o欧姆厘米,自来水电阻率约2oo欧姆厘米,医用无菌注射水电阻率高于77o千欧厘米,而我们半导体级的电阻率需要大于18.18兆欧姆厘米,可以说是完全的绝缘体。”
“电阻率之外最重要的参数就是总有机物中的碳含量,简称toc,它是水中各种有机物的总和,也是纯水中残留最多的杂质成分,相对含量过杂质的9o%。”
“toc偏高会造成各种麻烦,比如硅片氧化时会导致成膜质量低下,浸没式光刻时造成镜头雾化,在高温制程中会产生碳化颗粒物等等。”
海思众人听得滋滋有味,王顺和接着又介绍了toc的实时监测,通常是先用紫外线照射水样,使含碳有机物分解,产生二氧化碳,导致水中电导率变化,以此计算出toc含量,纯水的toc含量要小于1o亿分之一。
“特么!芯片的洗澡水都如此复杂,更别提其他了。”
路阳再次暗骂,难怪监测设备这么贵,1o亿分之一量级的监测,其技术含量只能说让人叹为观止。
“各位,纯水虽然干净,但却不能饮用,一旦你喝了半导体级的纯水,它可以把你榨干,会将人体内的微量元素与其他的矿物质全都吸干,长期饮用会造成体内严重的电解质失衡。”
路阳玩笑道:“懂了,纯水只能用来洗澡。”
众人大笑,何洪年摇摇头,“感谢王总给我们介绍啊,这还没深入,就已经如此复杂了,看再多的资料也不如到现场亲自感受。”
路阳接着说道:“一直听人说起芯片的玄学,今天才了解到真的与风水有关,我在想流片的时候要不要拜拜!”
王顺和做了个里面请的手势,“各位,由于净间的无尘要求,每次只能进3人,路总跟何总先进去?”
路阳抱着副本开荒的态度,换好衣服,在王顺和带带领下,与何洪年一起来到净间。
走到光刻机旁,路阳不由自主的摸了下光刻机,像是触摸女人的果体般,颅内兴奋起来。
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