因为多晶硅生产环境是在1100度,想取出多晶硅棒,还需要等生长炉降到合适温度。
又是数个小时过去,天色已经逐渐暗淡,多晶硅生长炉的温度也已经降低,设备操控员开始操控机器取出多晶硅棒。
晚上七点。
重达两百斤,总共四根的多晶硅棒被取出!
韩铭已经迫不及待了,敲下拳头大小的多晶硅拿去检测,另一位金色提纯人才则是魏华来到陈星身旁讲解道:
“要是多晶硅纯度能达到10N的话,那我们就可以进行下一步,熔炼掺杂环节了。”
话音刚落。
陈星眼神闪过抹疑惑,虚心请教道:“掺杂?单晶硅不是要保持硅的纯度吗?”
当初魏华就和他说过,硅石提纯就是去除杂质,然后多次提纯,让硅片无限接近零杂质,为什么现在反而需要掺杂了?
“总裁你先等会。”
魏华可不懂熔炼掺杂,他只是个提纯人才,不过他不懂,不代表别人不懂。
他连忙一路小跑,把金色品质掺杂人才翟勇带到陈星面前道:“翟工你和总裁解释解释,为什么半导体硅片生产需要掺杂。”
“咳咳。”
翟勇干咳两声,看向陈星耐心讲解道:“这个掺杂和普通的杂质不同,我们去除的杂质,一般是三氯化铁、三氯化铝、四氯化硅,也就是铁铝元素,而掺杂则是磷、硼、锑、砷等物质……”
“先说磷吧,它是一种五价掺杂物,通常用于N型(负型)硅晶体的制备,磷掺杂可以引入额外的自由电子,从而增加硅的导电性。”
“而硼则是一种三价掺杂物,通常用于P型(IE型)硅晶体的制备。硼掺杂引入额外的空穴(电子缺陷),从而增加硅的电子空穴导电性。”
“还有锑和砷都是五价掺杂物,可用于N型硅晶体的制备,与磷效果差不多。”
“原来如此。”
陈星微微颔首,恍然大悟。
怪不得,沪硅集团搞不出12寸半导体硅片,很有可能就是不懂掺杂技术。
半导体芯片生产环节,真的就是没有哪个步骤简单的,全部都需要技术的积累。
硅石到硅锭,硅锭到多晶硅,多晶硅到掺杂,掺杂之后就是提拉单晶硅棒了。
每一步都有可能出错,每一步是需要攻克的难关,幸好陈星这边最不缺的就是技术。
在翟勇讲解完熔炼掺杂后,韩铭也检测完多晶硅纯度,兴奋二字写满了他整张脸。
“哈哈哈,11N的纯度,这块多晶硅纯度是11N,我们第一次就弄出了11N纯度的多晶硅!”
他拿着那半块多晶硅,有些疯癫地来到陈星面前。
11N纯度,这就意味着这块多晶硅的纯度是99.999999999%,足足11个9!
多晶硅11N,同时也意味着单晶硅也会11N,只要他们能顺利熔炼生产出来。
这就相当于打基础,多晶硅品质不过关的话,那单晶硅的品质肯定不会过关,因为下一步就是熔炼掺杂,后续也没有提纯环节了,现在多晶硅纯度多少,生产出来的单晶硅片纯度就是多少。
“真是11N?”
陈星心中一喜,连忙询问道。
11N的多晶硅已经产出,那距离11N单晶硅产出还远吗?
亦或者说!
距离半导体硅片还远吗?
“千真万确!”
韩铭眼神难掩兴奋,重重点头再次确认道。
下一秒。
周围的工程师们也兴奋了。
“哈哈哈,好!!!”
“11N多晶硅生产出来,下一步就是熔炼掺杂了,然后再提拉单晶硅棒,距离我们的半导体硅片又近了一步啊!”
“魏工韩工太牛了,提纯技术真的没得说,牛逼!”
“11N的多晶硅纯度,那就代表了11N是单晶硅纯度,现在就等熔炼掺杂了!”
“上天眷顾啊!”
“下面就看翟工的掺杂了!”
这里的都是硅业人才,他们都知道生产步骤,就是不了解具体的操作方法。
既然涉及熔炼掺杂,翟勇也自然当仁不让。
他向前一步,请示道:“总裁,现在11N多晶硅已经生产出来,是否立马熔炼掺杂?”
“立马掺杂!”
陈星给予肯定答复。
12寸半导体硅片越快生产出来越好,只有原材料解决,才能正式摆脱材料的进口依赖。
随着陈星一声令下,翟勇提高数倍音量招呼道:“兄弟们,把多晶硅棒放入石英坩埚,我们用提拉法进行取出单晶硅棒!”
目前主流取出单晶硅的方法是提拉法,也叫柴可拉斯基法和直拉法。
当然了。
还有一种浮带法,也叫区域熔炼法。
不过提拉法的好处是,可以直接在石英坩埚掺杂,效果也会比浮带法好。
既然确定了下一步方法,蓝色品质的工人们也信心十足,纷纷高声回应。
“开干开干!”
“注意硅棒转移要小心,不要掉落地面了!”
“打起精神打起精神!”
没有人敢懈怠,他们操控设备夹住多晶硅棒,缓慢地将它放入石英坩埚里。
石英坩埚熔炼炉,它内部是长条状,约莫七米,可以完美容纳多晶硅棒进行熔炼。
而石英的熔点是1700度,硅的熔点是1400度,这里只需要加热到1450度就可以保持。
随着石英坩埚的温度上升,多晶硅棒也逐渐融化,由固态转变了液态。
这时,翟勇开始亲自掺杂,按照预想的比例,添加磷,增加硅的导电性。
熔炼与掺杂的过程一直持续了数小时,这就好像熬汤,厨师在不停下佐料。
哪怕时间已经凌晨了,陈星也没有丝毫困倦,反而越来越精神,身旁的韩铭不停讲解道:
“现在翟工还在调配硅溶液,因为是从零开始,我们需要先拉数条晶种上来,晶种简单来说就是细棒子,用它来拉大棒子。”
果不其然。
下半夜时,大尺寸硅棒人才杨烈接管工作。
他先是用小石英坩埚,装了一些融化硅液体倒入磨具,冷却制作提拉用的晶种。
清晨时分,细小的晶种制作完成,炉内温度略微调低,放入制作好的晶种。
当它浸入硅溶液时,因为热冲击的缘故,晶体发生高频次的滑移位错,杨烈没有半刻迟疑,立马操控机器旋转提拉。
在高速提拉10CM后,他立马放缓提拉速度。
陈星很清楚,以金色品质人才的能力,这绝对不是失误,可能是生产大尺寸硅棒的关键。
调制旋转方向。
设定提拉速度。
杨烈在调试好设备参数,立马来到陈星面前道:
“总裁要不先去休息,因为我们要做的是12寸硅片,硅棒尺寸就要在14寸,目前速度去估算的话,距离硅棒完全产出,可能需要提拉八个小时左右!”
“不用,我想亲眼见证。”
陈星摇了摇头。
区区八个小时,他等得起。
这根大硅棒的诞生,直接关乎到龙芯国际这颗暗子能否继续隐藏,他又如何可以睡得着?
如果12寸半导体硅片问世,芯片国产之路就又迈进了一步,硅片将不再依赖进口。
想要实现12寸半导体硅片国产化,就看这根正在提拉的大硅棒子品质如何了!
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