“神了……”严教授抚摸着还带着余温的晶棒,老泪纵横,“我搞了一辈子晶体,没见过这么完美的晶格结构。”
测试结果:
晶格完整性: 99.99%。
光学均匀性: 优于日本信越化学的标准品。
第一关,过了?
不,并没有。
有了晶棒,还要把它切成薄如蝉翼的晶圆。
这才是真正的噩梦开始。
“林董,坏消息。”王海冰拿着一片刚刚切下来的晶圆碎片,脸色难看。
“我们的晶棒虽然长得好,但是太脆了。”
“铌酸锂是一种铁电材料,它内部存在着强烈的内应力。”
“当我们用金刚石线锯去切割它时,一旦应力释放,晶圆就会直接炸裂。”
“我们试切了十片,碎了八片。剩下的两片,表面全是微裂纹。”
“日本是怎么做的?”林远问。
“他们用的是日本迪斯科公司的特制划片机和研磨机。”王海冰咬牙切齿,“而且,他们在切割前,会进行一道特殊的退火工艺,消除内应力。”
“但是,退火的温度曲线,是绝对机密。”
“如果我们自己摸索,可能需要烧废几百根晶棒,耗时一年。”
时间,又是时间。
林远看着那堆碎片,心中焦急。
pFL实验室等着米下锅。每拖一天,光子芯片的进度就落后一天。
“不能用机械切割。”
一个声音突然从角落里传来。
是李振声教授。他刚刚从美国飞回来,时差还没倒过来。
“李教授?”
“铌酸锂不仅脆,而且对温度极其敏感。”李振声拿起碎片,“机械切割会产生热量,导致晶圆表面电荷积聚,甚至放电击穿。”
“我在美国的时候,见过一种新的技术路线。”
“离子注入剥离。”
“什么?”严教授愣住了,“那不是用来做绝缘体上硅的技术吗?”
“原理是一样的。”李振声解释道。
“我们不切它。我们用高能氢离子,注入到晶棒的表层下方。”
“离子会在晶格内部形成一个气泡层。”
“然后,加热。”
“气泡膨胀,这一层薄薄的单晶薄膜,就会自动从晶棒上剥离下来!”
“不需要锯子,不需要磨削。”
“剥离出来的薄膜,厚度只有几百纳米,而且表面原子级平整!”
“然后,我们把这层薄膜,键合到便宜的硅衬底上。”
“这就叫绝缘体上铌酸锂技术。”
“这不仅解决了加工难题,因为只需要极少量的铌酸锂,还大大降低了成本!”
林远眼睛亮了。
这是一个跨界打击的思路。
用半导体的工艺,去解决光学材料的加工难题。
“设备呢?”林远问,“离子注入机,我们有吗?”
“有。”王海冰点头,“中科院微电子所有一台国产的样机,虽然不如美国的Applied materials先进,但注入氢离子够用了。”
“键合机呢?”
“这也是个难题。”李振声皱眉,“铌酸锂和硅的热膨胀系数不同。高温键合会炸裂。我们需要常温键合技术。”
“目前,这项技术掌握在奥地利的EVG公司手里。”
“买!”林远毫不犹豫。
“买不到。”王海冰苦笑,“EVG也在瓦森纳协定名单里。”
又是一堵墙。
没有现成的键合机,就意味着无法把那层珍贵的薄膜贴到硅片上。
贴不上去,一切都是空谈。
“常温键合的原理是什么?”林远问。
“表面活化。”李振声解释,“在真空环境下,用等离子体轰击两个材料的表面,打断表面的化学键,让原子处于饥饿状态。”
“然后,把两个表面贴在一起。”
“原子之间会瞬间形成共价键,就像两个磁铁吸在一起一样。不需要胶水,不需要高温。”
“但这需要极高的真空度和极精密的等离子体控制。”
“如果我们自己造这台机器……”王海冰估算了一下,“大概需要半年。”
“太久了。”林远摇头。
他突然想到了什么。
“等一下。表面活化……等离子体轰击……”
“我们在江钢的工业之心项目里,是不是改造过一批等离子体清洗机?用来清洗汽车钢板表面的?”
“是。”孙大炮通过视频连线回答,“那是用来除油的,粗糙得很。”
“原理是一样的!”林远眼中闪过一丝疯狂。
“把那台清洗机拉过来!”