908
這段時間看到了太多的 Intel 的負(fù)面新聞，沒想到曾經(jīng)高不可攀的芯片巨頭竟然要裁員15000人。我頓時不由自主地想起了很多年前遇到的一位Intel 負(fù)責(zé)人，她是不是也被裁員了呢？
為什么對她的記憶如此深刻，因為我以前遇到的廠商擔(dān)當(dāng)都是男性，而她卻是唯一的女性，而且她和普通日本職業(yè)女性不一樣，她從不化妝。女性為什么不化妝！也許有她自身的一部分原因。但在這個化妝“邪術(shù)”盛行的時代里，不化妝的女性確實引人側(cè)目。
后來入職不久的我參加了培訓(xùn)，才知道在半導(dǎo)體晶圓制造廠，有一條不成文的規(guī)定，即在 Fab?里工作的女性是不允許化妝的。為什么會有如此一條讓人緋聞所思默認(rèn)的規(guī)矩？這就要從半導(dǎo)體廠里的晶圓的弱點(diǎn)說起。
晶圓是什么？晶圓一般是指制作硅半導(dǎo)體電路所用的硅晶片，尺寸一般有 6 英寸、8 英寸和 12 英寸。在前段工序中，晶圓可謂是十分的脆弱。究竟有多脆弱？首先它怕灰塵，因為碎屑會導(dǎo)致晶圓上的電路短路、斷路或其他物理缺陷；它還怕過大的振動，因為會導(dǎo)致薄膜剝落、晶片破裂、 晶片特性也會變化；它還怕溫度濕度的變化，因為這會抑制天然氧化膜的成膜和蝕刻，導(dǎo)致壓力波動或者靜電產(chǎn)生；此外，它還怕各種酸或者堿，因為這會導(dǎo)致異常成膜或成膜抑制、蝕刻抑制；最后還有一種，也就是本文要敘述的各種有機(jī)物和無機(jī)物，因為一些有機(jī)物和無機(jī)物會造成晶圓的異常成膜、成膜抑制、蝕刻抑制或者晶圓電路的污染。那么，晶圓廠內(nèi)女性員工使用化妝品會影響晶圓的品質(zhì)嗎？答案是肯定的。
一個很偶然的機(jī)會，我參加過的一次半導(dǎo)體講座，在那次講座里講師舉了一個生動的例子。
日本東北有一家比較著名的半導(dǎo)體制造廠商。他們的 PE 發(fā)現(xiàn)他們的產(chǎn)品良率有一些問題。這個問題非常有趣，也有一定的特殊性，因為他們發(fā)現(xiàn)在某些日子里才會出現(xiàn)良率不高的情況。后來經(jīng)過 PE 孜孜不倦地調(diào)查，他們最終發(fā)現(xiàn)，只有在一位特定的女性參與生產(chǎn)的日子里，晶圓的良品率會變得不高。后來 PE?們默默地對這名特定女性進(jìn)行詳細(xì)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)她和其余同事相比，沒有任何不當(dāng)操作。這也讓他們百思不得其解。最終他們決定通過排除法來找問題。
首先，他們決定不讓這名女性參與生產(chǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該 LOT 的良率得到了明顯的提升。其中有一位 PE 甚至片面地誤以為是性別因素導(dǎo)致，后來遭到了這名女性對這名 PE 的性別歧視控訴。
隨后，一位心思慎密的 PE 做了一次“魚骨分析”法，排除了種種可能，最后把重點(diǎn)放在了該女性的妝容上。他們決定讓這名女性在第二天素顏狀態(tài)進(jìn)行生產(chǎn)，良品率竟然得到了質(zhì)的改善。于是乎，他們經(jīng)過幾次測試，發(fā)現(xiàn)了造成良品率不高的罪魁禍?zhǔn)拙谷皇窃撆詥T工使用的化妝品。
勤勞的 PE 們又對化妝品進(jìn)行了嚴(yán)格細(xì)致的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)是化妝品中有一種物質(zhì)，叫硅氧烷，它在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中，會改變半導(dǎo)體的特性。至此之后在半導(dǎo)體制造工廠工作就有了“禁止化妝”這條不成文的規(guī)定。這個原本在半導(dǎo)體行業(yè)“默默無名”的化合物就上了半導(dǎo)體廠的黑名單。
硅氧烷，英文叫“Siloxane”，日文叫シロキサン。在化妝品這個行業(yè)中，加入硅氧烷材料的化妝品易于涂抹，在皮膚表面能形成保護(hù)膜，防止水分流失，使皮膚更絲滑柔軟，看起來吹彈可破。所以它廣泛運(yùn)用在在保濕霜、粉底液、護(hù)發(fā)產(chǎn)品等產(chǎn)品中。這與它半導(dǎo)體行業(yè)的聲名狼藉完完全全相反。
那么硅氧烷到底對晶圓有什么危害呢？
下面稍微分析一下：
首先，硅氧烷會影響晶圓表面質(zhì)量。硅氧烷的分子結(jié)構(gòu)中有機(jī)部分的揮發(fā)性較強(qiáng)，容易釋放出微小顆粒，這會形成顆粒污染。這些令半導(dǎo)體生厭的微小顆粒會頑固地附著在晶圓光滑的表面，給晶圓制造帶來不小的麻煩。
晶圓制造中的光刻工藝對晶圓表面清潔度有著極高要求。硅氧烷會在晶圓表面形成有機(jī)膜，導(dǎo)致光刻膠的附著力下降，這些有機(jī)物會阻擋光線或刻蝕物質(zhì)，進(jìn)而引起光刻圖形失真，出現(xiàn)缺陷甚至失敗。此外，硅氧烷殘留物會在曝光或顯影過程中與其發(fā)生化學(xué)品反應(yīng)，形成難以去除的缺陷。這些都嚴(yán)重影響晶圓的制造的良率。
而且這些微小顆粒并不是我們想象中的圓潤的藥丸形狀，大部分硅氧烷顆粒都是不規(guī)則體，不僅有尖銳的棱角甚至還具有一定的硬度，它們會毫不客氣地給平整的晶圓表面帶來預(yù)想不到的劃痕。這些劃痕會讓晶圓在后續(xù)的工藝制造過程中更容易出現(xiàn)缺陷，進(jìn)一步的影響到芯片的性能和可靠性。
其次是干擾化學(xué)和物理工藝。在 CVD 過程中，硅氧烷可能會與反應(yīng)氣體發(fā)生相互作用，干擾正常的化學(xué)反應(yīng)。譬如硅氧烷可能會吸附在反應(yīng)氣體分子上，阻止反應(yīng)氣體與晶圓表面充分接觸，從而影響薄膜的沉積速率和質(zhì)量。這將導(dǎo)致沉積的薄膜不均勻、厚度不符合要求，極大地影響芯片的性能。
硅氧烷還可阻礙刻蝕工藝。硅氧烷可能會在晶圓表面形成一層保護(hù)膜，阻止刻蝕劑對晶圓的腐蝕。導(dǎo)致刻蝕不均勻，無法形成所需的電路圖案，甚至形成刻蝕缺陷。而且硅氧烷自身也有可能與刻蝕劑發(fā)生反應(yīng)，生成一些不需要的副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物也許會殘留在晶圓表面，影響后續(xù)的工藝制造。最終這些缺陷會直接影響到器件的性能和良率。
也許有的人說仔仔細(xì)細(xì)地清洗晶圓不就行了！其實硅氧烷還能影響清洗效果。硅氧烷這令人生厭的東西竟然具有一定的疏水性，這種物理特性使它很難被超純水或其他清洗液徹底清洗掉。尤其是在高溫環(huán)境下，硅氧烷會分解并形成穩(wěn)定的有機(jī)殘留物。這些殘留物會粘附著在晶圓表面，造成不可逆轉(zhuǎn)的永久性損傷。而殘留的硅氧烷會繼續(xù)對晶圓的性能產(chǎn)生不良影響，繼而在后續(xù)的工藝過程中引發(fā)更多不可預(yù)料的連鎖反應(yīng)。
再次，硅氧烷會極大地影響晶圓的電學(xué)性能，這會產(chǎn)生漏電現(xiàn)象。若硅氧烷殘留在晶圓表面或直接滲透進(jìn)晶圓內(nèi)部，有很大地可能性會改變此晶圓的電學(xué)特性，使晶圓或者半導(dǎo)體芯片最大的優(yōu)勢性能——絕緣性能下降。這會讓芯片在工作時出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備故障，數(shù)據(jù)丟失。甚至還會讓設(shè)備產(chǎn)生安全隱患，引起設(shè)備過熱、起火甚至爆炸，對人員和環(huán)境造成危險。
硅氧烷還能直接影響到晶體管的性能。這其中涉及到晶體管的閾值電壓、載流子遷移率等參數(shù)，使晶體管的開/關(guān)（on/off） 切換速度變慢、電流放大倍數(shù)降低等，從而影響到芯片的運(yùn)算速度及處理能力。
那么在晶圓制作中我們?nèi)绾晤A(yù)防硅氧烷呢？
第一是控制空氣質(zhì)量，避免有機(jī)硅物質(zhì)通過空氣傳播。第二在制造過程中盡量減少或避免使用含硅氧烷的材料。第三采用專門設(shè)計的清洗流程，確保硅氧烷污染物能被徹底清除。
現(xiàn)在我們回到本文中的主題：盡量減少或避免使用含硅氧烷的材料。這其中的一個最大的因素就是員工需要素顏狀態(tài)進(jìn)入半導(dǎo)體制造工廠，這也是本文所論述的為什么半導(dǎo)體制造工廠不允許女性化妝的原因。
那么除了化妝品以外，那么硅氧烷還存在什么產(chǎn)品中？
首先讓我們看一看硅樹脂的構(gòu)造：
現(xiàn)在是不是有點(diǎn)明白了，只要你使用有機(jī)硅樹脂，就會散發(fā)出 outgas，產(chǎn)生意想不到的副產(chǎn)品硅氧烷。
那么有機(jī)硅樹脂有什么特點(diǎn)，應(yīng)用在什么方面呢？
有機(jī)硅樹脂的主鏈由無機(jī)骨架中的硅氧烷鍵（-Si-O-Si-）構(gòu)成，側(cè)鏈則帶有甲基和苯基等有機(jī)基團(tuán)，因此被稱為兼具無機(jī)材料和有機(jī)材料特性的混合材料。硅樹脂具有耐熱性、耐寒性、耐候性、電性能、防水性和脫模性等多種優(yōu)良性能。
所以硅樹脂具有其他塑料材料所不具備的獨(dú)特特性，如消泡性、脫模性、憎水性、高壓縮性、高氣體滲透性、良好的耐寒性以及各種性能對溫度的依賴性小。
硅樹脂主要用途在耐熱密封材料，室外不易燃涂料，LED，脫模劑等應(yīng)用。
有沒有看到一個熟悉的名詞。對！就是 LED。半導(dǎo)體工廠有白光區(qū)和黃光區(qū)（有的甚至還有紅光區(qū)）。無論是哪一種區(qū)域，都需要照明。而有機(jī)硅樹脂具有出色的耐熱性和耐光性性能，因此被大量應(yīng)用在 LED 的封裝，硅樹脂透鏡，散熱材料或反射板上。所以可以這么說，有 LED 照明的地方就有硅氧烷的存在。
是不是大家有疑問，那么半導(dǎo)體工廠不是都處都有硅氧烷的存在嗎？
讓我們看看日本 LED 著名廠家 Pansonic ，里面有照明器具的介紹。請參考以下 URL：
https://www2.panasonic.biz/jp/catalog/lighting/products/detail/shouhin.php?at=led&id=S00101967
最下面有一行很不起眼的小字，【直管 LED ランプにはシリコンが使用されています。シロキサン化合物の影響を受けるような場所（例えば、半導(dǎo)體や液晶などの製品を扱うクリーンルーム）で使用する場合には、事前に確認(rèn)してください?！?/p>
我們直接翻譯過來就是：“硅樹脂用于直管型 LED 燈。如果在可能受到硅氧烷化合物影響的場所（例如處理半導(dǎo)體、液晶等產(chǎn)品的無塵室）使用本產(chǎn)品，請事先確認(rèn)?！?/p>
懂了沒，這算是有良心的廠家，給你很親切地用不起眼的小字旁敲側(cè)擊寫出來，LED 照明燈具對半導(dǎo)體潔凈生產(chǎn)車間有一些不良的影響。當(dāng)然市面上大部分照明廠家，只要你不質(zhì)問，他是死也不說他的產(chǎn)品會散發(fā)出人神共憤的硅氧烷。這也是迄今為止很多半導(dǎo)體廠家的照明還采用老式的熒光燈照明的原因。其實并不是這些廠家不想換不想節(jié)電，而是有硅氧烷這個討厭的東西存在。
那么半導(dǎo)體工廠不能用 LED 照明了嗎？當(dāng)然不是，很多照明廠家做出了不少的努力，比如提高照明器具的氣密性。在照明周邊和內(nèi)部的填料確保了設(shè)備腔體的氣密性。雖然腔體內(nèi)有少量的硅氧烷，但是通過密封填料保證這些討厭的副產(chǎn)物不會散發(fā)出來。
除了 LED，半導(dǎo)體廠還能有的什么設(shè)備可能散發(fā)出硅氧烷呢？當(dāng)然有，而且很多。
比如說建筑材料用的密封膠，大部分產(chǎn)品都含有硅氧烷。正因如此，用于潔凈室建筑物或者潔凈室各項設(shè)備中的密封膠也有相當(dāng)嚴(yán)格的規(guī)定。
比如日本信越的一款密封膠，叫做 Shin-Etsu Pure Sealant，產(chǎn)品里明確有介紹道此產(chǎn)品能最大限度地減少低分子量硅氧烷的揮發(fā)，還能顯著減少有機(jī)化合物的揮發(fā)。此公司強(qiáng)烈推薦用戶使用他們的產(chǎn)品。
還有一個廠家，叫做日本東麗(TORAY)。他們有一款 CORNINGSE9185 的密封膠，主要成分是單組分室溫固化硅酮粘合劑，是一款還原型低分子量硅氧烷產(chǎn)品。還有一款CORNINGSE5088，主要成分是單組分醇基潔凈室硅酮密封膠。產(chǎn)品 sds 有說明此產(chǎn)品含有的低分子硅氧烷在 24ppm 以下。因此該公司也強(qiáng)烈推薦此密封膠用于潔凈室。
那有沒有完全不含有硅氧烷的密封膠？當(dāng)然有！瑞士西卡有一款產(chǎn)品叫做 Sikaflex SCR，成分為單組分聚氨酯彈性粘合劑和密封劑，產(chǎn)品介紹中說此產(chǎn)品完全不含硅氧烷。不過此產(chǎn)品還是或多或少會產(chǎn)生一點(diǎn) outgas。這些極少量的分子（到底是什么，介紹中沒有說明）會附著在硅晶片和 LCD 基底。
至于這些密封膠產(chǎn)品孰強(qiáng)孰劣，那么就要看客戶的使用效果反饋了。
寫到這里似乎已經(jīng)偏題十萬八千里了，在沉思中的我，也被部下突而其來的招呼聲拉進(jìn)了現(xiàn)實之中。
“課長，向你介紹一下，這是今年的新人!”
“哦，幸會幸會，歡迎你來到開發(fā)組?！?/p>
“請多多關(guān)照！” 一名化著大濃妝的女性社員對我露出了職業(yè)性的微笑，開始向我詳細(xì)自我介紹起來。
此處省去一萬字的對話內(nèi)容，由于我對香水有點(diǎn)過敏，不得不強(qiáng)烈忍住了打噴嚏的沖動，我下意識地只想把這位新人丟到客戶現(xiàn)場去，美其名曰學(xué)習(xí)經(jīng)驗。其實我是想她退去濃妝，讓這位新人領(lǐng)會到“洗盡鉛華，珠璣不御”的含義。
……
日復(fù)一日，每日下班時，依然是皓月當(dāng)空。我不由自主地想起已經(jīng)度過數(shù)十年的她，不知道在俄亥俄州的她怎么樣了。雖然現(xiàn)在你與我已經(jīng)都不再年輕。但是不知道怎么地，我還是情不自禁地想起夏目漱石說的一句話：“森 san”，十幾年前與你一起在工廠加班到深夜，其實想說除了你辛苦了以外，還有一句，那一夜的月色是如此的美麗。
作者 ：alexander ??編輯：芯智訊-浪客劍
注：alexander為某日系半導(dǎo)體設(shè)備廠商資深從業(yè)人員，有興趣與其交流的業(yè)內(nèi)朋友，可以聯(lián)系芯智訊工作人員（微信icsmart8或yj@icsmart.cn）。也歡迎其他喜歡分享的業(yè)內(nèi)朋友來芯智訊投稿。
