第68章 參觀晶圓廠流水線（下）

　　“我不知道你們對(duì)半導(dǎo)體工藝具體了解多少，在這里我就直接來(lái)解釋了?！弊鬄槊裰钢欢淹饨缈床坏降陌咨珒x器說(shuō)道：“這里做的是硅片清潔工作。”

　　所謂光刻，具體可以分為七個(gè)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(duì)基底表面進(jìn)行清潔工作，使用超純水再次對(duì)基底表面進(jìn)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(dāng)然預(yù)處理不僅是清潔，還需要使用HMDS（六甲基二硅胺烷）對(duì)整張硅片進(jìn)行熏蒸，對(duì)它進(jìn)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(jī)械結(jié)構(gòu)上，在硅片中心滴入光刻膠，通過(guò)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(jué)，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(diǎn)在于旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)上，首先通過(guò)高速轉(zhuǎn)動(dòng)徹底將光刻膠攤開(kāi)，接下來(lái)再是通過(guò)低速旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定光刻膠的整體厚度，以保證不會(huì)因?yàn)楣饪棠z太薄而在之后出現(xiàn)過(guò)度蝕刻現(xiàn)象。

　　最后在硅片邊緣進(jìn)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(fēng)，對(duì)光刻膠進(jìn)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(dāng)光刻膠均勻分布且通過(guò)驗(yàn)證后，便送往真正的光刻機(jī)中，進(jìn)行第四個(gè)步驟——對(duì)準(zhǔn)與曝光。

　　光刻機(jī)整體由三部分組成，即是光源、透鏡組以及硅片工作臺(tái)。

　　首先將硅片送入工作臺(tái)中，進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)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(duì)位置。

　　接下來(lái)是曝光工作，這個(gè)年代光刻機(jī)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(jiǎn)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(zhǎng)大約在436nm左右。

　　使用這種光對(duì)光刻膠表面進(jìn)行處理后，部分光刻膠將會(huì)因?yàn)楣庹斩淖兓瘜W(xué)性質(zhì)，方便后續(xù)步驟進(jìn)行處理。

　　但在處理之前，還需要通過(guò)第五道工序，后燒。

　　將硅片進(jìn)行加熱，讓光化學(xué)膠中的光反應(yīng)充分完成，以彌補(bǔ)曝光強(qiáng)度不足的問(wèn)題，同時(shí)還能減少顯影后因回駐波效應(yīng)所帶來(lái)的紋路現(xiàn)象。

　　接下來(lái)便是第六個(gè)步驟，顯影和清洗。

　　使用超純水浸潤(rùn)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(jì)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(gè)PN二極管。

　　當(dāng)然這并不算完，一張光掩模想要完整造出芯片雛形無(wú)疑是癡人說(shuō)夢(mèng)，為了保證工業(yè)效率，在這三步需要至少數(shù)臺(tái)光刻機(jī)循環(huán)反復(fù)進(jìn)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?gòu)堊笥业男酒r形。

　　這些芯片雛形還要進(jìn)行測(cè)量檢查，使用顯微鏡，乃至是電子顯微鏡進(jìn)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(jìn)行最終檢查，確認(rèn)芯片是否能夠正常工作。

　　就算是在這個(gè)年代，一張芯片上也至少有數(shù)千萬(wàn)晶體管，要說(shuō)它一個(gè)都不會(huì)壞，那是不可能的。在IC設(shè)計(jì)之初，往往早就對(duì)晶體管電路做過(guò)冗余設(shè)計(jì)，也就是壞個(gè)10%左右一般影響不大，實(shí)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(méi)有屏蔽的芯片則是良品，則賣價(jià)較貴。

　　無(wú)良奸商們?yōu)榱俗畲蠡麧?rùn)，于是便想出了一套妙招，將市場(chǎng)上的芯片進(jìn)行分級(jí)。就拿英廠來(lái)說(shuō)，次品芯片制成i3級(jí)別，一般一點(diǎn)的制成i5級(jí)別，而良品們，則通通是i7……

　　當(dāng)然，這部分屬于是封裝上的問(wèn)題了，而封裝工藝相對(duì)比較成熟，也不在葉志華團(tuán)隊(duì)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(jìn)口，完全繼承于德意志東門(mén)子公司，在詳細(xì)的觀察中，葉志華和王向中均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有什么明顯的問(wèn)題存在。

　　這也就表明生產(chǎn)線的問(wèn)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(wèn)題，為什么遲遲都沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)呢？按道理來(lái)講，就拿眼前的左為民來(lái)說(shuō)，他不可能不知道氯化氫揮發(fā)物這種空氣污染對(duì)生產(chǎn)線的影響。

　　可是他為什么對(duì)此事視若無(wú)睹呢？

　　在幾人離開(kāi)凈室后，還未等脫下防塵服，王向中立馬走上前，對(duì)左為民說(shuō)道：“左廠長(zhǎng)，我想詳細(xì)了解一下近期這條生產(chǎn)線的試產(chǎn)數(shù)據(jù)?！?p>　　此時(shí)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(shuí)？”

　　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(guò)來(lái)，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(duì)這個(gè)所謂左廠長(zhǎng)的態(tài)度有所不滿。

　　“我是水木大學(xué)專家組的王向中。”王向中并沒(méi)有因?yàn)樽鬄槊竦膽B(tài)度而動(dòng)容，反倒是繼續(xù)不卑不亢地說(shuō)道。

　　“專家？”左為民慘然一笑，揭開(kāi)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(duì)望著。

　　“請(qǐng)你對(duì)我的學(xué)生放尊重點(diǎn)！”

　　葉志華突然大聲呵斥道，使得在場(chǎng)的所有人的心房微微一跳，“我們是集團(tuán)董事長(zhǎng)邀請(qǐng)來(lái)的專家團(tuán)隊(duì)，無(wú)論如何，請(qǐng)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(wú)關(guān)，他相信王向中一定是個(gè)天才人物，因而眼下必須護(hù)犢子，即使這會(huì)把這次課題給搞砸。

　　“氣勢(shì)不錯(cuò)，就是不知道你的水平如何?！弊鬄槊窭浜咭宦暎p手負(fù)在背后，僅僅是輕輕掃了葉志華一眼，便仰面看起別處來(lái)，濃濃的不屑之意赫然印在臉上。

　　眼看幾人就要吵起來(lái)，牛玉鵬也是臉色大變，慌忙插入幾人的對(duì)話中：“左廠長(zhǎng)，葉教授，你們可別吵了，大家都是深耕行業(yè)的專家級(jí)別人物，都給點(diǎn)面子行不行……”

　　“好啊，”左為民唇角勾起一抹詭異的弧度，當(dāng)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(lái)檔案室吧?！?