第431章 欣喜：單晶矽棒突破

  “出樣品了！”

  “純度11N！”

  9月20日上午十點鍾，沐陽正在辦公室裡看資料，突然收到矽廠（晶圓廠）的消息，一直凝視資料毫無波瀾的臉蕩漾出喜悅。

  適用於集成電路行業的半導體矽片對產品質量有極高的要求，純度必須達到 99.9999999%（9個 9，簡稱9N）以上，最先進的工藝則需要達到 99.999999999%（11個 9，即11N）。

  出口要求，一般要達到9N。

  現在國產矽棒，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。

  矽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，這麽說有些片面，但也沒錯。

  “好的，我過來看下。”

  沐陽放下資料，喊上司機準備車。

  矽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。

  三分鍾後，沐陽坐上未來01，向矽廠方向駛去。

  半個小時後，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，隻留下一雙眼睛。

  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，還好車間是恆溫車間，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。

  在後世，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。

  走在車間裡，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？怎麽進來了？為什麽沒有佩戴員工牌？”

  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，然後又重新戴好口罩。

  他這麽一說，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，伱做得很好，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，沒有製作自己的標牌。”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。”說完後，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。

  沐陽來到一台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，然後走過去打招呼：
  “董事長，您來了。”

  向海這麽一喊，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：“我們眼前這台設備，昨天開始試製樣品，理論最大熔料量達到1200公斤，我們放了1000公斤。

  設備可拉製12英寸到14英寸的單晶矽棒，目前正在生產的是12英寸的矽棒，嘗試全長度尺寸怎麽樣。

  昨天，我們試製了兩根一米長度的單晶矽棒，以測試結果來看，各種指標達到了高端手機芯片的矽材料要求，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，比如矽純度達到了11N，但不管怎麽樣調試，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矽精練方法是提拉法。

  先把熔化的 Si放在石墨坩堝裡面，使用感應法加熱，之後又放在石英容器裡，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裡面。

  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裡，筷子夾緊的幾根面子就像是“籽晶”，吸附鍋裡的其它面條，隨著筷子旋轉，然後提升，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矽，同時通過軸（筷子）的旋轉，控制了矽溫度和幾何構性的不均勻性。

  沐陽說道：“先帶我看看試製好的樣品。”

  向海點頭，走到一根未切割的單晶矽棒前，長度約一米多，外徑是12英寸，這一根矽棒，也有一百多公斤。

  沐陽蹲下來觀察，用手撫摸矽棒表面，讚道：“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矽棒，再檢查另一根已經切割過的矽棒樣品，已經切割了一半。

  單晶矽棒是先用線切割機把兩端錐形料頭切割掉，如果矽棒很長就分段，否則太重不好搬動和加工，車外圓，然後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，單晶矽的韌性很差，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，後面的，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，最終都影響到單晶矽純度與其它性能。

  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，製造更好的芯片而已，比如用在高端手機和高端電腦上的芯片，對純度要求就這麽高，再差也要達到10N。

  而且，矽棒的其它指標都達到了世界頂尖水平。

  可以說，星海集團已經製造出世界頂尖的矽棒了，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、矽原材料、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麽問題，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，也沒查出有什麽問題。

  “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，沐陽跟單晶矽棒生產直接耗上了，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，但就是矽純度還達不到設計要求。

  到了9月30日。

  沐陽投入矽純度工作入魔了，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，生產出來的單晶矽棒，經檢測後，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，歎了口氣：“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、熱循環也沒有什麽問題，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，但對單晶矽棒生產來說，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矽棒的純度，我們還不知道，等國慶收假後再試驗吧。”

  沐陽說完後，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：“單晶矽棒生產對我們公司來說非常重要，芯片製造是董事長的夢想，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矽棒，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裡，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鑽研精神。”

  大家從心裡敬佩沐陽，再看看剛組裝好的設備，矽純度的問題就像一根刺，卡在喉嚨裡，解決不掉，心裡就不踏實，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，這一次假期是自願原則，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。”

  “批評總好過心裡一直想著這件事吧，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，就算隻生產一米長的單晶矽棒，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願加班，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。家裡有急事，真的可以不用來。”

  “沒什麽急事，還有什麽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。”

  “取消吧，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後的生產情況。

  又是五天后，10月8日。

  剛上班沒多久，沐陽再次來到了矽棒實驗車間，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？什麽時候的事？”

  說完後，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，結果怎麽樣？”

  他這麽一說，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矽棒，經過驗證測試，矽純度穩定在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。”

  (本章完)