“对准完成。”陈启明直起身,揉了揉发酸的眼睛,“曝光参数?”
“能量300毫焦,时间8秒。”张卫东看着刚改造完的控制面板,“紫外灯管是新换的,强度波动在正负5%以内。”
“开始。”
紫外灯亮了,发出幽幽的紫光。八秒钟,很短。但在场所有人,都觉得这八秒钟,像一个世纪那么长。
曝光完成。晶圆被送入显影槽。
显影液是弱碱性的,会溶解未被紫外线照射的那部分胶膜,露出下面的硅。这个过程,就像洗照片,曝光的地方硬化保留,没曝光的地方溶解消失。
一分钟,轻轻摇晃。
陈启明取出晶圆,用去离子水冲洗,然后吹干。
他再次把晶圆放到显微镜下。
所有人都围了过来,屏住呼吸。
视野里,出现了图案。
歪歪扭扭的线条,边缘不齐,有的地方宽,有的地方窄,土胶的粗糙一览无余。但是,线条是连续的!没有断线,没有短路,关键的晶体管区域、连线区域,都清晰可见。
“成了。”陈启明直起身,声音有点抖,“第一道光刻,成了。”
车间里响起一片压抑的欢呼声。但很快又安静下来,大家都明白,这只是一小步。
后面还有几十步。
蚀刻、扩散、离子注入、金属化、钝化、划片、封装、测试……每一步,都像走钢丝。
赵四下令:“按计划,二十片晶圆,全部走一遍流程。不要急,一步一个脚印。”
车间里再次忙碌起来。每个人都知道自己的岗位,都知道该做什么。三个月的高强度磨合,让这支临时组建的队伍,有了惊人的默契。
时间在流逝。
窗外的天,从漆黑转为深蓝,又透出鱼肚白。上海醒了,城市的喧嚣从远处传来。但车间里的人,仿佛置身另一个世界,一个只有硅片、光刻胶、化学试剂和机器嗡鸣的世界。
上午十点,二十片晶圆全部完成了前道工序。它们躺在净化柜里,表面已经布满了复杂的电路图案,只是还看不出是芯片,要等金属化完成后,铝线把各个晶体管连接起来,才能形成完整的电路。
“金属化准备。”陈启明声音沙哑,他已经连续工作了十八个小时。
真空蒸镀机是老设备,故障率高。张卫东带着两个人,已经提前检修了三遍。
“真空度达标。”
“铝丝纯度检测通过。”
“基片温度稳定。”
“可以开始。”
铝丝在高温下蒸发,在真空环境中沉积到硅片表面,形成一层极薄的金属膜。然后,通过光刻和蚀刻,把这层膜刻成需要的连线图案。
这个过程,对温度和真空度的控制要求极高。温度差几度,真空度差一点,铝膜的附着性就会出问题,导致连线断裂或短路。
机器开始运转。透过观察窗,可以看见铝丝在高温下慢慢熔化、蒸发,在硅片表面凝结成一层银白色的薄膜。
很美,像星空。
一个小时后,第一批五片晶圆完成金属化。
“快检。”陈启明急声道。
检验员小吴拿着探针台,在每片晶圆的测试结构上测量接触电阻。数据一个个报出来:
“接触电阻,1.2欧姆,合格。”
“1.5欧姆,合格。”
“0.8欧姆,合格。”
“3.6欧姆……偏高。”
“1.1欧姆,合格。”
五片里有四片合格。
“可以接受。”赵四点头,“继续。”
上午十一点,所有晶圆完成金属化。二十片里,有十六片通过了快检。
“划片。”
划片机是把整片晶圆切割成一个个小方片,每个小方片,就是一个管芯。这台设备精度要求更高,刀片转速、进给速度、冷却液流量,每一个参数都要精确控制。
一片晶圆上有上百个管芯。一刀切偏,可能废掉好几个。
操作划片机的是老工人孙师傅,干这行二十年了。他戴上老花镜,调好参数,按下启动键。
刀片高速旋转,发出尖锐的鸣响。晶圆在刀片下缓缓移动,被切割出一条条整齐的划道。
一片,两片,三片……
中午十二点,所有晶圆划片完成。一千多个管芯,像整齐的士兵,排列在承载膜上。
接下来是封装,把管芯粘在陶瓷基座上,用金丝键合机焊上引线,最后盖上封装壳。
这是最繁琐的一步,也是最考验手艺的一步。金丝只有头发丝十分之一粗,要在显微镜下,用比绣花还精细的手法,把管芯上的焊盘和基座上的引线连起来。
车间里最细心的女工们上阵了。她们坐在显微镜前,手稳得像雕塑家。金丝在她们手中,变成一道道精致的弧线,连接起硅的世界和外面的世界。
下午两点,第一批二十颗芯片封装完成。
它们被送到测试台,排成一排。
丑陋的一排,封装粗糙,印字歪斜,有的外壳有裂缝,有的引脚不齐。
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