秦军此时都有点佩服自己,他给了很多人一个机会。
当然,他的引导也是必不可少。
他就是让一些人有了学习机会,就立即让这些人发出璀璨的光芒。
魏紫是这样,白红缨是这样!
其他还有很多人,就因为一个机会,就因为一个学习的机会,他们的真的改变了命运啊!
秦军一边听一边思索分析:“这一套分离程序下来,就能得到高纯度的石英矿?”
白红缨道:“其实要麻烦的多。”
“硅、由沙子一步步成为高端晶圆,可不简单。”
秦军自然知道不简单,但是还需要他们努力。
因为他很清楚,以后芯片会作为我国发展的重中之重,在智能应用和产业中起了决定性作用。
而芯片的载体就是硅基片,而硅的来源就是沙子。
硅是地壳中第二丰富的元素,仅次于氧。
自然界中的硅通常以二氧化硅(SiO?)的形式存在,主要来源于石英砂。
石英砂是一种纯度较高的矿物原料,广泛用于建筑、玻璃制造及电子产业。
“想要提纯石英砂,需要做的工序比较多。”
“初期的石英砂备料,就很关键。”
“选择质量合格的石英砂,是整个加工过程的第一步。”
“石英砂的纯度对最终产品的质量有直接影响。”
“高品质的石英砂要求含硅量至少达98%以上。”
“杂质如铁、铝、钠等极少。”
“这样的原材料,自然就节省我们很多功夫。”
“可惜,这么优质的石英矿,我们国内很少见。”
“就算是有一些,恐怕也没法用在大规模工业化生产上。”
“所以,我就必须要深入研究一下。”
“不合格的石英砂,只要提纯还是能合格的,只不过会增加成本。”
“所以,能进口优质石英砂,还是需要进口。”
“当有了合格的石英砂,才会进行下一步。”
“石英砂经常需要进行清洗,以去除表面的灰尘和其他杂质。”
“接下来就是制备化学纯硅。”
“首先是硅的还原,
为了得到电子级硅(Purity≥ 99.9999%),需要将石英砂转化为含有高纯度硅的材料。”
“这种转化过程通常包括好几个步骤。”
“首先将石英砂与碳(通常使用焦炭)按一定比例混合。”
“并放入电弧炉中加热至高温(约2000°C)。”
“使SiO?与C反应,生成硅和一氧化碳。”
“这个过程要求严格控制温度和气氛,以减少杂质的生成。”
“这时得到的粗硅的纯度约为98%。”
“为了进一步去除杂质,通常采用氢氟酸(HF)洗涤,去掉大部分杂质。”
“经过初步的化学还原后,粗硅仍然含有少量杂质。”
“这些杂质可能会影响材料的导电性和晶体质量。”、
“因此,需要进行酸洗和掺杂。”
“比如氢氟酸浸泡,将粗硅浸泡在氢氟酸中,以去除可能存在的表面氧化物。”
“还有硝酸精炼,将得到的硅加入浓硝酸中进一步进行提纯,此过程有助于去除氯离子等杂质。”
“完成这一步,接下来就是单晶硅的生长。”
“高纯度的多晶硅需要转化为单晶硅。”
“这一步是制造高端硅晶圆的关键步骤。”
“单晶硅的制备一般采用两种方法。”
“首先是Czochralski(CZ)法。”
“Czochralski法是目前获得单晶硅最普遍的方法。”
说到这里白红缨笑着道:“因为我们有了一定的基础,像是这些本来就不太重要的东西,国外已经不再对我们进行封锁。”
“我们也算是确定了,只要能确定我们能制造的东西,国外就会用更便宜的价格卖给我们,用以打压我们的研究。”
“这才是最近一些年,造不如买的原因。”
“拼死拼活,耗费大量资金研发出来的技术,能够轻易从国外买来,这样谁还耗费巨大代价做研究?”
“可是很多人就没有想到,如果没有傻子去做研发,国外的技术就始终不会便宜出售给我们。”
“就像是晶圆的制造,如果我们不参与,这些已经成熟的技术,我们能买到?”
“就像是这个Czochralski法,现在实验室内部对其流程都很清楚。”
“比如熔融多晶硅,就是将提纯后的多晶硅加热至约1420°C,形成液态硅。”
“接下来就讲究技术了,而且含有技术含量,那就是引晶。”
“我们都知道这一步是将一根单晶硅棒(种子晶体)垂直放入液态硅中,然后缓慢旋转并逐步拉起。”
“这一过程使得液态硅在种子晶体的影响下逐渐形成单晶结构。”
“缓慢下降后,得到的单晶硅棒需经过自然冷却,并用锯切割成所需厚度的晶片。”
“这一过程说着好像很简单,但是里面的细节很多。”
“比如晶棒是怎么拉起来的?怎么拉得好?这可是真有技术含量的。”
“可惜,这种细节,国外工厂对我们保密,我们也就只能看到一鳞半爪。”
“所以我们想要发展,还是需要多研究。”
“只要做得多了,我们也会积累出经验,也会越做越好。”
说到这里白红缨也忍不住感慨:“之前你那么重视,我们还都有点不在意。”
“技术研发哪里有不难的?可是谁能想到,就那么小小的一个晶片,里面的技术难度居然会这么多,这么高。”
“刚才说的还只是生产晶棒,接下来还需要冷却和切割。”
秦军此时很高兴,因为白红缨都能说清楚晶棒的生产工艺,那说明他们已经掌握更高的技术。
“像是这样的方法居然有两种?”
白红缨道:“我也是最近在香江中文大学进行学习。”
“期间联系了不少理工科,特别是微电子方面的一些专家、教授,才学到了一些技术。”
“就是因为这部分教授,我们才会参与香江科技大学的筹建工作。”
“现在我们能学到的一些技术,在国外已经算是落后的。”
“而一些还在用的,甚至是前沿技术,我们就只能获得很少信息。”
“只不过,对于一些专业人士来说,就只要了解一鳞半爪,就可以推导出全貌。”
“所以,现在香江很多理工科人才,都跟我们合作,这样我们的技术还能不成长?”
“毕竟单晶硅的产业,现在已经有好几座城市想要争取。”
“比如红泉、齐鲁省城,还以后香江、深城,他们都想要这一份产业。”
“既然想要让我们这份产业落地,那么他们不该表现出一些诚意?”
“所以,就连港府也在支持我们跟香江本地的大学教授合作。”
秦军一摆手道:“能合作就好,既然合作,那么我们的技术路线都打通了没有?”
白红缨道:“还在进行研究,在这个过程当中,我们也会培养出一批自己的人才。”
“没办法,像是半导体技术之中,很多都是技术密集型研究,任何一个细小分支,甚至是细小环节,都有很高的技术含量。”
“还是说会看似最简单的晶棒制造,第二种方法是区域熔融(CZ过程)。”
“这也是一种常见的方法,其原理是通过在多晶硅的表面引入一个高温熔区,在此过程中逐渐形成单晶硅。”
“先是做胶体模板,就是将多晶硅放置在高速移动的陶瓷模板上。”
“接着熔融与拉晶,通过激光或电流加热的方法使区域的硅熔融并随着熔融区域的移动冷却成单晶。”
“接下来是硅晶圆的加工。”
“得到单晶硅后,接下来需要对其进行加工,以制备出高端硅晶圆。”
“再接着是硅棒切割。”
“将单晶硅棒进行平整和切割以形成所需的硅晶圆。”
“这个过程通常使用锯切或线切割的方式,以确保切割面平整光滑。”