陳地忠將單晶矽棒的生產過程反覆實驗了幾十次，不斷調整和優化工藝流程，做一次實驗消耗的金幣還不到一萬枚，大概是消耗的元素材料相對便宜的緣故。Google搜索
單晶矽棒有了，將單晶矽棒切成薄片就是製作晶片的原材料：生產晶圓的矽片。
陳地忠手中的專利技術材料是由國家有色金屬研究院半導體材料研究中心提供的，技術轉讓費800萬元，價格是東華提出的，沒有討價還價的過程，對方直接把厚重的技術資料就給了出來。儘管資料里這些技術水平在行業內並不高大上，但已經彌足珍貴。
如果東華向外企申請技術交易，估計得花800萬美元。
國家半導體材料研究中心在去年8月成功地拉制出了華夏第一根直徑12英寸，長度40厘米，晶體重量81公斤的直拉單晶矽。
在此之前，華夏的相關機構只能做8英寸的矽棒。
理論上，矽棒的直徑越大越好。
因為12英寸晶圓面積是8英寸晶圓面積的2.25倍，這麼算的話，每片12英寸晶圓就能比每片8英寸晶圓多製造1倍以上的晶片，每片晶片的成本就會大幅度降低，給生產廠商帶來更大的競爭力。
而晶圓的尺寸又取決於矽棒的粗細，想做8英寸的晶圓就得把矽棒拉得細一點，想要12英寸的晶圓就得拉粗一點。
矽棒直徑和最大提拉速度之間的關係可以利用溶液、矽棒與坩堝熱量三者之間的熱平衡進行估算。
陳地忠用系統研發平台並不需要時間等待，輸入這些步驟條件後，系統平台會給出實驗結果和每一個步驟、每一個環節的詳細數據資料。
實驗者只需要調整其中的步驟環節，比如溫度、時間、加入的材料、控制的速度、力度等，就可以按下回車鍵，接著就可以查看這輪實驗的結果了。
用系統模擬實驗就是這麼淦！
這就是系統研發平台的變態之處，只要付出相應的金幣，就能直接取得實驗數據。
以12英寸的晶圓尺寸為例，陳地忠已經能夠拉出一米五長的矽棒，數據資料顯示這一過程需要的時間是8小時。
實際上，雖然矽棒越粗、單個晶圓面積越大，造出的晶片越多，分攤下來的成本就越低，但同時工藝難度和設備費用也會直線上升。
在這個時代，一座8英寸的晶圓廠要花5到8億美元，而12英寸的廠子則需要10到20億美元。
下一步切片，切片本身並非如切西瓜一樣，它的工藝更加複雜，從晶棒到晶圓要經歷滾磨、倒角、精研、背面粗糙、化學機械拋光等等一些列操作。
這些步驟的技術門檻逐漸升高，對精細加工的要求逐漸變態，也正是從這一階段開始華夏的產能占比和自主化程度下降，晶片的國產之路也將迎來首個被卡脖子的環節。
前邊說在一年前國家半導體材料研究中心就做出了矽棒，其實在那之後他們已經在研究切12寸的晶圓矽片，可是搞了一年了，也沒有取得值得拿出來的成果。
根據東華信息部搜集到的消息，目前晶圓矽片市場大體形式如下：
日曼國賽蒙斯旗下的英飛凌，正在與摩托羅拉合作，在本國建立12英寸的實驗廠。
山姆國有4家骨幹晶圓企業，其中摩托羅拉除了與英飛凌合作外，還準備在本國的維吉尼亞建立一個12英寸研發廠和正式生產廠；英特爾計劃籌建3個12英寸生產廠；德州儀器準備在已經建成的一所廠房內安裝12英寸的設備；IBM則在等待觀望。
留虬地區的UMC正在籌建兩個12英寸晶圓廠；台積電準備在正在建的6號廠中建設12英寸實驗生產線。
棒子國的三星電子和現代對向12英寸轉型不太積極，認為投資太大，其實就是兜里沒錢。
太陽國的日立公司正在與UMC合作；NEC也準備建12英寸的工廠，一個與華夏企業合作，另兩個準備建在本國。
20年後，藍星主要矽片廠就只剩5家：分別是太陽國的信越化工和盛高集團，留虬地區的環球晶圓，日曼國世創以及棒子國的SK集團，他們加起來控制了全球90%的矽片供應。
哦，上面說的矽片是晶片級矽片，一直到20年後，華夏大部分廠家只能生產光伏級單晶矽片。
......
現在，陳地忠做到單晶矽棒這一步其實已經達到了目標，已經能夠如刷鋼坯一樣刷矽棒了。
刷矽棒，正如之前所說只需要花費開啟熔爐的電費錢。
不過陳立東不滿足於賣大棒。
根據情報，一根棒子賣3萬美元，做成矽片後每片賣150美元，留虬那家廠子的矽棒一根能切850片，能賣12.7萬美元，這是血淋淋的財富。
從矽片、到晶圓、最後到晶片，市場份額越來越大。矽片、晶圓、晶片每一級都是下一級的入場券，華夏這樣一個製造業強國，如果受制於人就非常被動了。
所以，陳立東還想進一步摸索切片工藝。
那份研究中心給的資料，雖然沒有做矽片的實驗資料，但也提出了加工晶圓矽片的方法路徑，缺少的只是機械設備和實際操作的經驗。
機械設備對系統之主來說不是問題，只要在這個世界出現了的，在被系統更新信息收集到的，就能在設備兌換平台中找到。
所以，陳地忠按照老闆的要求，開始了加工晶圓矽片的實驗。
將矽棒切片做成矽片，大體有10個步驟：
首先拉出來的矽棒會被截去矽頭、矽尾，切下來的矽頭、矽尾會被削成晶種，去拉新的矽棒，實現矽棒生產的無限套娃。
別笑，笑出聲的小夥伴請蹲地上繞三圈。
接下來用四探針法測量棒身的電阻率，用來檢查軸向的雜質濃度是否異常。
四探針就是四根金屬探針，想了解的小夥伴自己去某度查。
檢測完成後，陳地忠將矽棒裁成30厘米長度的矽段，進入下第2道工序：滾磨。
顧名思義，滾磨就是將矽段固定在機器上，讓其滾動，用側面的金剛石砂輪對棒身進行打磨。
由於直拉法無法精確地控制晶體生長獲得一個完美的圓柱體，所以得先拉出一個粗一點的矽棒，再通過滾磨得到想要的目標尺寸。
矽棒與金剛石砂輪的劇烈摩擦會大量發熱，需要持續加水降溫。
滾磨完成後，要在矽段側面再磨出一個平面或者一道溝槽，這就是以後矽片上的定位邊或定位槽，光刻機需要通過它們來對矽片進行最開始的定位和校準。
在業界，定位邊還有一個小作用，就是標註矽片的類型和晶向。
接下來是第3步，把矽段切片。
研究中心推薦了某種型號的內圓切割機。這種切割機是一種帶有環形刀片的鍘刀，就像切火腿一樣切割矽棒。
切割機的優點是切割穩定、切面平整；缺點是效率低、一次只能切一片；而且由於刃口較厚，切割時損耗的矽料較多，不適合處理相對更薄的大尺寸矽片。
所以，陳立東提出的切片方式是使用金剛線的多線切割機，也就是用上面固定有金剛石顆粒的鋼絲線，同時對矽段進行多段切割。
這種線切法雖然不如傳統刀片穩定，後續矽片打磨的時間也更長，但勝在切割效率高、損耗低。
追讀的書友們一定知道，東華早就研究出了納米級的金剛石，開發出了系列金剛石切割工具。
現在，陳地忠就在實驗金剛石鋼絲線切割矽棒的效果。
第4步，打磨矽片。
切下來的矽片，再進行一遍機械打磨，讓表面更加平整，同時讓整體變薄，通過磨片將厚度減到700微米左右。
進入第5步，磨邊處理。
主要是通過倒角機把矽片邊緣的直角邊磨成圓弧形。
倒角機是一種常見的精密研磨設備，模具製造、五金加工中經常用到，有手提式、自走式、台床式的。
而加工矽片的倒角機一般稱作晶圓倒角機，更加精密，價格更高，但其原理是一樣的。
給矽片磨邊，是因為高純度矽是一種脆性很高的材料，磨邊處理可以降低邊緣處發生崩裂的風險。
圓弧狀的邊角在後續的晶片製造工藝中有兩個好處，一是在光刻時光刻膠是通過旋轉的方式塗抹在矽片表面上的，如果邊緣是直角邊光刻膠容易因為離心力在邊緣處累積，造成厚度不均，從而影響光刻；二是在做外延生長時沉積物也會優先堆積在直角邊，影響沉積效果，做成圓弧狀的邊，就可以消除邊緣沉積的現象。
磨片和和倒角完成後，進行第6步：矽片精磨。
使用的機械是矽片研磨機，陳地忠將矽片放到機器的研磨盤上，研磨盤逆時鐘轉動，修正輪帶動工件自轉，機械開始靠重力加壓，工件與研磨盤作相對運轉磨擦，來達到研磨拋光目的。
經過這次精磨，大約去除了10微米左右的厚度，然後放入溶劑中進行第7步：化學刻蝕。
資料推薦使用氫硝酸和氫氟酸，腐蝕掉表面約20到50微米左右的厚度，這樣做的目的是去除之前打磨過程中矽片積累的機械損傷，以及混入矽片表層的磨料。
到這裡，經過一系列的打磨和刻蝕之後，矽片表面已經很光滑了，但用來製造晶片還不夠光滑，因為在之後需要光刻機把圖形投影到矽片上。
光刻投影可以類比投影看電影，如果投影幕布不夠平整，有起伏的傾角或者局部的凹凸，那投射上去的影像就會變形失真，影響觀看體驗。
在光刻時矽片就相當於幕布，光刻的圖像尺寸和精度都是納米級的，所以要求矽片表面是一個完美的平面，一點點起伏參差或者局部凹凸都會影響光刻效果。
根據資料中的建議，12寸矽片的整體平整度要小於60納米，這相當於在電影院掛一塊IMAX幕布，幕布起伏比一根頭髮絲還要細，為了達到這種極致的平坦，需要對矽片進行第8步：化學機械拋光，簡稱CMP。
這一步是結合了物理和化學的理綜型拋光手段，具體做法是將矽片裝在旋轉的拋光儀器上，下方表面薄層會先被研磨液化學氧化，再被拋光墊物理打磨，這一步矽片厚度會再打薄5微米左右，直到被拋光成完美的鏡面，這樣就得到了一枚拋光片。
這一步最複雜，陳地忠雖然找到了化學機械拋光機，但是還要調配適合的拋光液，拋光液中包括研磨料、PH值調配劑、氧化劑、分散劑和表面活性劑，這就把陳地忠難住了，只能草草了事。
第9步：濕法清洗。
用去離子水和各種化學溶劑進行清洗，去掉製程中黏附在矽片表面的各種塵埃和雜質，這些顆粒物會影響晶片的製造流程，造成器件的短路或者開路。
除了要嚴格地控制污染物密度之外，其顆粒大小往往不能超過特徵尺寸的一半。
所以在先進位程中，能允許的單個顆粒物直徑最多只有幾納米。
這個要比無菌手術嚴格多了，要知道一粒流感病毒的直徑就能有100納米，細菌就更大了，所以很多矽片廠或晶圓廠里的打工仔得了感冒必須休假，否則打一個噴嚏都可能污染晶片。
這一步對陳地忠這個化學盲來說，也只能一帶而過。
第10步，檢測密封。
在通過上述加工工藝，提高了矽片的平整度和光潔度之外，矽片還要保證翹曲度、氧含量、金屬殘餘量等等指標，所以要經過電鏡檢查、光學散射等各種檢測，達標後一張平平無奇的矽片才終於誕生了！
最後，做好的矽片被放進充滿氮氣的密封盒子裡送往晶圓廠開始下一段旅程。
以上就是用單晶矽棒加工晶圓級矽片的過程。
我講清楚了嗎？
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