半导体领域硅业务的发展 — —《先驱四十年》连载

　　（来源：有机硅）

　　在访问休斯期间，部分工程师与Warrick博士讨论了单晶硅行业的困境。由于多晶硅晶体生长过程缺乏质量控制，成品率极低。当时大多数单晶硅制造商都是小作坊式生产，虽然小规模生产相对容易，但几乎无法保证最终产品的质量，因此生产的单晶硅大多质量低劣。工程师们建议道康宁除了生产导弹所需的多晶硅外，也可以考虑涉足单晶硅生产。

　　光学硅

　　次日Warrick博士拜访了帕洛阿尔托的Dean Knapic，他的小作坊正在生产直径约3英寸的多晶硅锭。Knapic是个极具魅力的故事家和推销员，他向Warrick博士灌输了大量关于硅生产的事实、数据和故事，以至于Warrick博士在返程航班上撰写的报告占据了5小时飞行时间的大部分。

　　Knapic曾是加州肖克利公司（早期半导体器件研发机构）工作的小组成员之一。肖克利公司的创始人是贝尔实验室三位因发明晶体管而获得诺贝尔物理学奖的研究人员之一。这些早期员工中，部分人离开肖克利后成立了仙童半导体公司，而像Knapic这样的其他人则利用所学知识开始培育硅晶体。

　　最终，道康宁与Knapic签订合同，委托其建造一台大型Czochralski（直拉法）晶体生长机，用于生产大尺寸多晶硅锭供应给休斯公司。随后Warrick博士多次前往帕洛阿尔托，该设备最终建成。当时负责Motor Test实验室的George Grant（一位经验丰富的电气工程师）使用新设备培育硅锭，耗时数月成功生产出直径达12英寸的硅锭。

　　西门子-西屋许可协议

　　在推进休斯红外光学用多晶硅项目期间，西屋公司主动提议道康宁获取西门子-西屋联合许可，以生产半导体级多晶硅和"浮区法"单晶硅。作为电气产品制造商，西屋希望进入器件业务领域，但需要高质量单晶硅作为原材料，却面临与休斯相同的质量问题。

　　西门子已开发出单晶硅生长工艺，而西屋公司是该工艺在美国的独家授权方。西屋强烈建议我们通过西门子获取许可，并进一步从西屋获得分许可，以开展硅晶体生产业务。

　　Shailer Bass对硅生产表现出强烈兴趣。他始终希望站在技术前沿，并将西屋公司的提议视为进入高科技行业的重要机遇。

　　到1959年2月，Warrick博士已在波士顿参加半导体会议，期间会见了公司的德国合作伙伴瓦克化学的Enk博士。他们讨论了半导体，但当时Warrick博士并不知道瓦克化学是西门子的授权厂商。

　　Bass博士在会议期间来电，建议Warrick博士次日前往西屋公司会面。次日上午，在西屋公司，他们见证了通过西门子工艺（化学气相沉积法）生产多晶硅棒的过程（见图5-6）。

　　这些硅棒随后通过浮区法提纯，制造出纯度达十亿分之几的高纯度单晶硅。这种纯度相当于一节火车车厢中仅含一粒灰尘的杂质水平，对半导体制造至关重要，而半导体是单晶硅的主要用途。

　　这种高纯度的单晶硅另一重要用途是作为整流二极管的核心元件，将交流电转换为直流电。高纯度硅可制造出能承受1000伏电压的二极管，其硅片厚度仅千分之几英寸，却能输出数百安培的直流电。西门子公司生产了多款此类整流器。

　　在参观西屋公司的硅生产工艺后，他们对该流程的质量印象深刻，随后与西屋公司和西门子签署了许可协议。

　　德国之行

　　Bass博士安排了一支四人团队从道康宁前往德国，实地考察西门子的运营情况。Bill Caldwell、Truman Bishop、Bob Rownd和Warrick博士于1959年4月进行了这次旅行。与此同时，他们还将拜访公司的德国合作伙伴瓦克化学公司的代表，并参观其工厂。

　　他们离开波士顿约19小时后抵达德国，长时间的螺旋桨飞机飞行让他们疲惫不堪。在德国慕尼黑，Shailer Bass与他们会合，瓦克化学公司的代表也一同加入。

　　第二天，他们参观了贝格豪森，那里是瓦克主要化工厂、有机硅工厂以及一座新建硅生产厂的所在地。Enk博士担任了当天的向导。

　　此后，他们参观了位于普雷茨费尔德的西门子硅业务。在德期间，他们也参观了位于西柏林的西门子工厂，并从中了解到了一些关于该工艺的额外情况，但他们大部分时间都花在了普雷茨费尔德。

　　西门子的沉积、区熔提纯以及研发和生产设施都安置在一座古城堡内，其墙壁厚达3英尺。在战时轰炸后，该地区幸存的建筑寥寥无几，各公司只能就地取材，将任何可用的设施用作生产场地。在这座城堡里，他们认识了硅业务部门的负责人Spenke博士，以及他的得力助手Hoffman博士。

　　他们在普雷茨费尔德的工厂待了几天，尽可能全面地学习西门子的工艺。访问结束时，他们讨论了应该订购哪些区熔提纯设备。就在那时有了一次不愉快的经历，不得不重新温习他们的外语技能，因为他们的西门子东道主突然之间陷入了一阵德语的混乱。幸运的是，Bass博士的德语非常流利，他温和地提醒对方用我们的母语而非他们的语言交谈。订单（用英语）最终下达，为这次成功的访问画上了句号。

　　待续............