一百三十(1/2)
經(jīng)過(guò)了幾個(gè)月的焦急等待與煎熬,長(zhǎng)久和虞博士?jī)A注心血的第一個(gè)芯片工廠終于在1983年的五月份調(diào)試成功進(jìn)行了試生產(chǎn)。
試生產(chǎn)的產(chǎn)品是16k的mos動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器,比較成熟的產(chǎn)品,工藝也不復(fù)雜,但是卻是十分的考驗(yàn)生產(chǎn)線的性能。
動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,只要一到三個(gè)晶體管即可構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)單元,視結(jié)構(gòu)而定。制造存儲(chǔ)器的關(guān)鍵在于集成度,將成百上千的存儲(chǔ)單元集合在一起組成陣列,相互之間的線寬要縮小到極限,這樣才能降低成本,因此對(duì)工藝的要求很高。
這也是為什么一個(gè)芯片工廠的技術(shù)指標(biāo)乃至一個(gè)國(guó)家的集成電路工藝水平總是用單片存儲(chǔ)器的容量表示的原因,這方面的競(jìng)爭(zhēng)可以說(shuō)用殘酷來(lái)形容,美國(guó)、歐洲、日本都在爭(zhēng)分奪秒的提高動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的容量,其中以日本做的最為變態(tài)。
小鬼子以重工業(yè)立國(guó),幾十年如一日的搞“物作”,信奉的是實(shí)體,懂得以國(guó)家之力沖刺難關(guān),終于突破了集成電路制造技術(shù),讓日本公司在國(guó)際上都有了競(jìng)爭(zhēng)力,能和美國(guó)人競(jìng)爭(zhēng)mos存儲(chǔ)器制造。
曹長(zhǎng)久的這個(gè)芯片生產(chǎn)線雖說(shuō)按著公開(kāi)的最新技術(shù)設(shè)計(jì),但是不敢托大,只是選擇了成熟的東西試產(chǎn),力求一次成功,不留后患,時(shí)間不等人。
試產(chǎn)那天,虞博士和曹長(zhǎng)久嚴(yán)陣以待,每個(gè)環(huán)節(jié)都親自把關(guān)。原料是進(jìn)口的高純3英寸硅單晶,價(jià)格那是相當(dāng)?shù)母摺?
集成電路芯片號(hào)稱比黃金都貴,物料成本卻比垃圾都低,其原因就是原料使用的是無(wú)所不在的沙子。
但是將沙子當(dāng)中的硅提煉提純卻需要相當(dāng)?shù)墓に嚕@個(gè)成本就是高的驚人了。光有晶圓還不夠,整個(gè)生產(chǎn)工序足有89道,每一道都是一個(gè)關(guān)口,要想將成品率控制在百分之八、九十以上其難度可想而知。
作為精密印刷業(yè)的一個(gè)分支,芯片工藝最見(jiàn)不得的就是灰塵和缺陷,更何況幾乎上百道的工序要轉(zhuǎn)移。
因此每道工序的合格率就成了關(guān)鍵,哪怕是百分之九十九也不成。很簡(jiǎn)單,一道工序合格百分之九十九,那么近百道工序下來(lái)還剩多少能用的?
因此虞博士和長(zhǎng)久他們一個(gè)工序一個(gè)工序的檢查,務(wù)必保證完美。虞博士是老手,他當(dāng)年就是干這個(gè)的,因此熟門(mén)熟路。
長(zhǎng)久就是一生手,好在他現(xiàn)在的地位已經(jīng)不需要干什么了,只要站那里看就行了。
把所有的工序?yàn)V一遍需要好長(zhǎng)時(shí)間,整整一個(gè)星期就這么過(guò)去了,長(zhǎng)久不禁發(fā)懵。
“虞叔,不是要試產(chǎn)嗎?”長(zhǎng)久感覺(jué)不太對(duì)勁,“這都過(guò)去好些日子了,怎么還沒(méi)動(dòng)靜?”
“年輕人少安毋躁!”虞博士成竹在胸,“沒(méi)有三兩三,哪敢上梁山!一年多都等下來(lái)了,還在乎這點(diǎn)時(shí)間,我們雖說(shuō)有點(diǎn)錢(qián),但也禁不起造的,準(zhǔn)備充分一點(diǎn)還是有好處的。”
欲善其事先利其器的道理長(zhǎng)久還是懂得,倒也沒(méi)說(shuō)什么。虞博士這些日子的辛勞他也看在眼里,人家都身先士卒了,長(zhǎng)久一個(gè)頭還能不表示表示?
忙碌了一周之后,生產(chǎn)線悄無(wú)聲息的開(kāi)動(dòng)了,一片片的晶圓猶如烤面包一樣的在爐子里面旋轉(zhuǎn)烘烤。一片灰塵就能報(bào)廢整個(gè)的晶圓,人人在里面都得穿上防化服,防止各種各樣的污染。
這個(gè)生產(chǎn)線還不是全自動(dòng)化的,依然有人在里面做一些必須的工作,人人都小心翼翼,手里端的可都是希望。
整整72小時(shí),第一批的16k存儲(chǔ)器晶圓出爐了,經(jīng)過(guò)切割檢測(cè),一個(gè)大致的成品率數(shù)據(jù)被估算出來(lái)了。
“百分之七十八,嗯。”虞博士嘴里念叨著,臉上不動(dòng)聲色。
長(zhǎng)久也不知道這個(gè)數(shù)據(jù)是好是壞,只好問(wèn)道:“虞叔怎么樣,能不能成啊。”
虞博士笑道:“還行,等我們的工藝參數(shù)微調(diào)之后相信會(huì)更好。”
“那就是成功了!”長(zhǎng)久拿著一塊成品晶圓興奮的大叫,“萬(wàn)歲!”
這是一顆16Kbit的mos管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器,是基于單晶體管存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu),使用了兩層多晶薄膜分開(kāi)三層電路結(jié)構(gòu),就好像電路板分層一樣。
兩層多晶結(jié)構(gòu)可以使整個(gè)的集成電路可以有更好的布線效率,就相當(dāng)于一塊電路板雙層的可以比單層的面積縮小一半。
這是存儲(chǔ)器制造工藝的一個(gè)革命性的改進(jìn),是虞博士親自開(kāi)發(fā)的。美國(guó)人早在1975年就實(shí)現(xiàn)了這個(gè)工藝,而華夏在這個(gè)年代還沒(méi)有這樣的技術(shù),這次成功也算是一個(gè)小小的突破吧。
為了制造出兩層多晶膜,這顆動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器使用了7層掩膜(MASK)。所謂掩膜,就是一張刻有圖形的透光板而已。
我們都會(huì)用硬紙板寫(xiě)字或畫(huà)上圖案,然后按著圖形掏空,拿噴漆一噴就是一個(gè)字或圖案出來(lái)了。集成電路也是一樣,只不過(guò)光代替了噴漆,而掩膜板代替了硬紙板而已。
集成電路生產(chǎn)線使用的掩膜板大多是石英玻璃,表面噴涂了金屬鉻,用照相技術(shù)或者電子束在其上進(jìn)行感光,之后酸一洗就是一個(gè)帶著圖案的掩膜版。
長(zhǎng)久他們的工廠設(shè)備分辨率只能達(dá)到1~到3微米,只能進(jìn)行分步投影,接近正常的圖形,七層掩膜就是做這個(gè)用的。
三英寸的硅晶
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