高頻脈衝電機的新版圖已經重新開始流片。
呂辰三人又忙著新一輪驗證機的搭建。
這天，剛剛從驗證室回來，呂辰正處理一些其他單位的來信，辦公室的門就被推開了。
陳光遠的秘書站在門口：“呂工，陳廠長請您去一趟，真空所的電鏡到了，正在安裝。”
呂辰放下筆，站起來。
電鏡，終於來了。
他跟著小周下樓，推著自行車出了研究所，一路來到6305廠，登記，放行。
一路上能看見穿著藍色工裝的人在廠區裡穿梭，有人推著平板車，車上碼著紙箱，有人手裡拿著檔案夾，腳步匆匆。
來到四號廠房，把車停好，進了門。
換鞋，換衣服，穿過風淋室。
走進車間的時候，裡麵已經站了一圈人。
陳光遠站在最前麵，旁邊是幾個穿灰色中山裝的人，文昭南教授和電子管廠的李總工都在。
他們身前，是一台軍綠色的機器。
一米多高，兩米來長，主體是一個粗大的圓柱形鏡筒，表麵佈滿各種介麵和旋鈕。
鏡筒下麵是一個樣品室，樣品室旁邊是控製檯，控製檯上密密麻麻的旋鈕、開關、儀表，還有一台示波器。
整台機器，像一頭蹲著的金屬野獸。
“小呂來了。”陳光遠看見他，招了招手。
呂辰走過去，站在陳光遠旁邊。
“文教授，李總工。”
文昭南教授衝他點點頭：“小呂好。”
李總工看著那台電鏡，語氣裡帶著點自豪：“總算裝起來了。在廠裡除錯了半個月，拉過來，又裝了三天。今兒個早上才通上電。”
呂辰問：“指標多少？”
“300埃左右。”文昭南說，“看形貌夠了，看細節還差點。”
呂辰大喜：“300埃，0.03微米。對於現在5微米的工藝來說，這個解析度，夠用了。”
他又問：“通電試過了？”
“試過了。”李總工說，“影象能出來，穩定。就是……”
他頓了頓，看了一眼文昭南。
文昭南接過話：“就是我們對整合電路這行不太熟。這東西看材料、看金屬斷口都有大用。到了6305廠這兒，能看什麼，得你們說了算。”
陳光遠點點頭，然後看向呂辰：“呂工，叫你來，就是這個意思。咱們廠裡五十多個專家教授，都是搞機械、搞化學、搞工藝、搞材料的。電鏡這東西，誰都冇正經用過。你給講講，這東西能在咱們這兒乾什麼。”
呂辰走到那台電鏡前麵，伸手摸了摸鏡筒，金屬的觸感冰涼而堅實。
然後他轉過身，看著那一圈人。
陳光遠，文昭南，李總工，還有6305廠的那些專家們。
設計中心的，製造中心的，測試中心的，一張張熟悉的臉，此刻都看著他。
“文教授，”他說，“能不能先隨便找個樣品，把影象調出來？咱們邊看邊說。”
文昭南點點頭，走到控製檯前。
李總工也從旁邊拿過一個樣品托，上麵粘著一個小小的銅網，銅網上掛著一些粉末。
“這是標樣，先看看影象質量。”他把樣品托放進樣品室，關好門，開始抽真空。
嗡嗡的聲音響起來，是機械泵在工作。
過了一會兒，文昭南看了看真空計，點點頭：“好了。”
他開啟電子槍的高壓開關，調節幾個旋鈕，示波器上開始出現一些波紋。
然後他看向觀察窗。
呂辰湊過去。
觀察窗裡，是一幅灰白色的影象。
放大，調焦，再放大，再調焦。
慢慢的，影象清晰起來。
那是一群不規則的顆粒，有的圓，有的尖，大大小小地堆在一起。
“這是氧化鎂粉末。”李總工在旁邊說，“常用的標樣。”
呂辰看了一會兒，然後退開。
“陳廠長，能不能拿個晶片來？”他問。
陳光遠朝旁邊的人點了點頭，不一會兒，有人拿過來一個陶瓷封裝的晶片。
“這是HX-2的測試片，”那人說，“流片的時候有些缺陷，淘汰下來的。”
呂辰接過晶片，看了看。
黑色的陶瓷基底，兩排引腳，表麵印著白色的字。
他把晶片遞給文教授：“教授，請您用酸煮。把封裝煮開，把晶圓露出來。”
文昭南愣了一下：“現在？”
“現在。”呂辰說，“咱們今天，就給它驗驗屍。”
陳光遠招呼一個工作人員拿來發煙硝酸。
文昭南把晶片放進燒杯裡，倒上硝酸，下麪點上酒精燈。
黃色的煙霧冒起來，刺鼻的氣味瀰漫開來。
十幾分鐘後，黑色的環氧樹脂封裝開始軟化，脫落。
李總工用鑷子把晶圓夾出來，在去離子水裡洗了洗，然後放在一張濾紙上吸乾。
那是一小塊銀灰色的東西，比指甲蓋還小，邊緣參差不齊。
李總工把它粘在樣品托上，放進樣品室。
抽真空，開機，調焦。
影象慢慢出現。
呂辰湊到觀察窗前。
視野裡，是密密麻麻的金屬走線，橫平豎直，整整齊齊。
但在左下角，有一個小小的黑點。
“放大那個地方。”他說。
文昭南調節旋鈕，影象放大，再放大。
黑點變成了一小片焦黑的痕跡，中間有一個微小的熔坑，周圍是一圈燒焦的痕跡，像被雷劈過的傷口。
“這是擊穿點。”呂辰指著那個熔坑，“電壓過來的時候，這裡溫度瞬間升高，把矽都燒化了。”
他頓了頓：“這種擊穿，往往是柵氧化層太薄，或者有缺陷。電場強度一大，就打穿了。”
旁邊有人倒吸一口氣。
呂辰直起腰，看著那一圈人。
“咱們先從頭講。”他說，“電鏡能在咱們這兒乾什麼。我一條一條說，文教授，請您配合著演示。”
他走到一個白板前麵，拿起筆，寫下第一行字：關鍵尺寸測量。
“咱們現在的設計規則是5微米。”他轉過身，“但5微米到底做出來是多少？光刻機有誤差，刻蝕有偏差，最後留在晶圓上的線寬，可能是5.2，也可能是4.8。”
他拿起另一塊晶片，是冇煮開的，指了指表麵那些看不見的線條。
“如果隻有4.8，再加上一點點毛刺，兩條線就捱上了。捱上了，就是短路。”
他看著文昭南：“文教授，能不能量一下那條線的實際寬度？”
文昭南點點頭，把影象移到一片金屬走線密集的區域，調好焦距。
電鏡上有刻度，可以手動測量。
他量了一條線，又量了旁邊的間距。
“線寬，4.9微米。”他報出資料，“間距，5.1微米。”
呂辰點點頭：“看，設計是5微米，做出來是4.9。如果工藝再偏一點，就是4.8，間距就隻剩4.7。兩條線離得越近，越容易搭上。”
陳光遠點了點頭：“不錯，有了了這個電鏡，我們就不用等片子做完，上電測了。以後每一批片子，抽幾顆切開來量一量，就知道工藝漂移了多少，是往寬了漂還是往窄了漂。”
呂辰點點頭：“這叫工藝監控。”
他頓了頓，又寫下第二行字：形貌觀察。
“剛纔那個擊穿點，就是形貌觀察。”他指著螢幕上那個焦黑的熔坑，“你們看，這個坑，周圍還有燒焦的痕跡。這說明什麼？說明擊穿的時候，能量很大，瞬間把矽燒化了。”
他又讓文昭南把影象移到另一個地方，那裡有一條細細的“橋”，連線著兩條本該分開的金屬線。
“再看這個短路的地方。”他指著那條橋，“不是一整片連在一起，就是一根頭髮絲那麼細的東西搭上了。這種橋是怎麼形成的？可能是刻蝕冇乾淨，可能是顆粒掉上去，可能是氧化層長了針孔。”
他抬起頭，看著眾人。
“不同的缺陷，有不同的形貌特征。通過電鏡觀察，可以把缺陷分類。是工藝問題，比如刻蝕殘留；還是環境問題，比如顆粒汙染；還是材料問題，比如位錯。”
“分類清楚了，改進的方向就清楚了。”
白板上，他又寫下第三行字：斷麵觀察。
“文教授，有冇有辦法把晶片切開，看斷麵？”他問。
文昭南想了想：“可以。得先把晶片磨薄，然後用離子減薄，或者用金剛刀切開。需要時間。”
“不用現在做。”呂辰說，“我舉個例子。”
他拿起那塊煮開的晶片，用手指點了點它的表麵。
“咱們現在看晶片，隻能看錶麵。但晶片不是一層，是好多層疊起來的。氧化層、多晶矽、金屬層、鈍化層……一層摞一層。哪一層出了問題？光看錶麵看不出來。”
他看向白板，在上麵畫了一個簡單的斷麵示意圖。
一層基底，一層氧化層，一層多晶矽，一層金屬，一層鈍化層。
“斷麵一看，什麼都清楚了。氧化層厚度夠不夠，台階覆蓋好不好，金屬層有冇有斷裂，層和層之間有冇有空洞。這些東西，決定了你的晶片能不能跑起來、跑多久。”
他又指了指剛纔那個擊穿點。
“比如剛纔那個擊穿，如果是柵氧化層太薄，斷麵上一量就明白。如果是邊緣有尖角導致電場集中，斷麵上一看就看見那個尖角。”
陳光遠在旁邊點點頭：“這個有用。咱們現在做工藝開發，最怕的就是不知道哪兒出問題。一層一層剝，太費勁。能直接看斷麵，省事多了。”
呂辰笑了笑，然後寫下第四行字：成分分析。
“文教授，電鏡上能不能做成分分析？”他問。
文昭南點點頭：“能。有能譜儀。電子束打上去，激發出X射線。每種元素有自己的特征峰。一測就知道是什麼。”
呂辰看向眾人。
“有時候你看到晶片上有個顆粒，不知道是什麼。是矽？是鋁？是灰塵？是光刻膠冇洗乾淨？用眼睛看不出來。”
“有了能譜儀，一打就知道。哦，這個是鐵，可能是裝置磨下來的；這個是鈉，可能是手摸過的；這個是碳，可能是光刻膠殘留。”
他頓了頓：“知道是什麼，就知道從哪兒來的。鐵，查裝置有冇有磨損；鈉，查操作規不規範；碳，查清洗乾不乾淨。這叫溯源。”
白板上，他寫下第五行字：電壓襯度。
“文教授，電鏡能不能在通電的情況下看？”他問。
文昭南愣了一下：“理論上可以。但得有特殊的樣品座，把電壓引進來。我們冇試過。”
呂辰說，“電鏡不隻能看形貌。如果給晶片通上電，再看，有些地方亮，有些地方暗。為什麼？因為電壓不同，二次電子的產率就不同。”
他在白板上畫了一個簡單的電路圖。
“如果一條線該亮的地方不亮，說明這條線斷了，電壓冇傳過來。如果兩條線該暗的地方亮了，說明它們短路了，不該連的連上了。”
他轉過身。
“這種方法，對於定位‘開路’和‘短路’非常直觀。尤其是多層金屬互聯的晶片，有時候從上麵看是好的，但從電壓襯度一看，底下那層根本冇通。”
呂辰講完，最後又道：“這些思路，是我個人的想法，但真要用起來，還得各位慢慢摸索。”
他頓了頓：“陳廠長，我剛纔說的這些，大部分是給晶片檢測的。但電鏡還能乾彆的，給材料體檢。”
他又拿起一塊晶片：“材料好不好，不能隻看配方，要看做出來之後長什麼樣。陶瓷燒結有冇有氣孔？矽片表麵有冇有劃痕？光刻膠塗得勻不勻？這些都要用電鏡看。”
他看向文昭南：“文教授，真空所研究薄膜，薄膜緻密不致的密，有冇有針孔，能不能用電鏡看？”
文昭南點頭：“能。斷麵上看得最清楚。”
“那就對了。”呂辰說，“咱們上海試劑總廠送來的光刻膠，塗出來到底勻不勻？咱們半導體所拉出來的矽單晶，表麵到底有冇有位錯？咱們自己燒的陶瓷，緻密度到底夠不夠？這些，都能用電鏡看。”
他走回白板前，在那些字下麵又加了一行：材料體檢。
“電鏡不隻是給晶片‘驗屍’的，也是給材料‘體檢’的。從源頭開始，就把問料掐死。”
車間裡又安靜了一會兒。
陳光遠道：“小呂，你再講講，咱們接下來，應該怎麼用這雙眼睛？”
呂辰沉默了幾秒。
他走到白板前，拿起筆，又寫了幾行字。
工藝監控：每一批片子，抽測關鍵尺寸，監控工藝漂移。
失效分析：每一個故障晶片，送電鏡驗屍，分類缺陷，溯源改進。
材料體檢：每一種新材料，上電鏡看形貌，看斷麵，看成分，把問題掐死在源頭。
技術預研：為2微米、1微米、亞微米做準備，建立測量方法，積累資料。
他放下筆，看著那幾行字。
“咱們現在，有了電鏡，但不能光看著，要看出門道來。”
“什麼叫看出門道？比如說，今天量了一條線，4.9微米。明天量一條，5.1微米。後天量一條，4.8微米。這叫什麼？這叫資料。”
“有了資料，就能畫圖。橫軸是時間，縱軸是線寬。點上去，連起來，就能看見——哦，這個月線寬偏小，可能是光刻機需要校準了；那個星期線寬偏大，可能是刻蝕機引數漂了。”
他頓了頓：“這叫統計過程控製。不是等出了問題再改，是看見要出問題了，提前改。”
他又指著“失效分析”那行。
“今天看一個擊穿點，是柵氧化層薄了。明天看一個短路點，是刻蝕殘留。後天看一個開路點，是金屬層斷裂。每一個故障，都是一條線索。把線索串起來，就能看見——哦，我們的工藝，薄弱環節在哪兒。”
“看見了薄弱環節，就能集中攻關。攻關完了，再用電鏡看，改好了冇有？還有冇有彆的問題？”
他指著“材料體檢”那行。
“上海試劑總廠送來的新光刻膠，塗出來勻不勻？半導體所拉的新矽片，表麵有冇有劃痕？咱們自己燒的陶瓷，緻密度夠不夠？這些，都要用電鏡看。”
“看完了，告訴人家，勻，可以用；不勻，哪兒不勻，怎麼改。這叫反饋。上遊知道怎麼改，下遊就能用上更好的材料。”
最後，他指著“技術預研”那行。
“咱們現在做5微米。接下來，要做2微米。2微米是什麼概念？線寬是現在的五分之二。那些現在看不見的缺陷，到時候就能看見了。那些現在能容忍的誤差，到時候就不能容忍了。”
“所以，現在就要開始練。用這台300埃的電鏡，練怎麼看2微米的細節。練怎麼量，怎麼分類，怎麼溯源。等2微米真正上馬的時候，我們的眼睛，已經準備好了。”
呂辰講完，最後道：“這是我個人的一淺見，具體的操作，還是要大家以後慢慢摸索總結。”
陳光遠笑道：“小呂謙虛了，你講得很好，你今天講的這些，夠我們消化一陣子了。”
他看著那台電鏡：“這東西，花了大價錢，費了大力氣，從設計到製造，兩年多。這就是咱們的眼睛。從今天起，咱們就是睜著眼睛乾活了。”
車間裡響起熱烈的掌聲。
然後，大家開始湊到電鏡前麵研究了起來。
文昭南和李總工開始講解那些旋鈕的作用，那些開關的用法。
陳光遠站在一旁，看著這一幕，嘴角帶著一絲笑意。
星河計劃，從今天起，真的有眼睛了。