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第65章 超纯水（第1页）

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发出，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超纯水。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超纯水。目前全世界最纯净的水就被称为半导体级超纯水，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超纯水的过程，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，纯水超净化，成为超纯水，第一阶段又叫水质预处理，使用多介质过滤器与超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，让纯水在其中高速循环，再来亿遍，确保纯水成为超纯水，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，水自然是指超纯水，传说中的台鸡电每天用100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。”“所以我们需要的超纯水系统，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20欧姆厘米，自来水电阻率约200欧姆厘米，医用无菌注射水电阻率高于770千欧厘米，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，也是超纯水中残留最多的杂质成分，相对含量超过杂质的90%。”“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，超纯水的TOC含量要小于10亿分之一。“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，10亿分之一量级的监测，其技术含量只能说让人叹为观止。“各位，超纯水虽然干净，但却不能饮用，一旦你喝了半导体级的超纯水，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，超纯水只能用来洗澡。”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，由于超净间的无尘要求，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，与何洪年一起来到超净间。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。喜欢穿越就被抓，我拯救华夏芯片（）穿越就被抓，我拯救华夏芯片。

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