第428章從鍺到矽的跨越
第428章從鍺到矽的跨越(第5/6頁)
全新的、徹底顛覆微電子製造曆史的工藝——平麵光刻工藝。
西京物理研究院，超淨光學微縮實驗室。
這裡的光線被調成了昏暗的黃色，以防止感光材料發生意外曝光。
女工王芳站在一臺精密的光學曝光機前。
她的麵前，是一片從單晶矽棒上切割下來、經過化學機械拋光至鏡麵級彆的矽圓片。
第一步：熱氧化。矽片被送入一千度的高溫氧化爐中，通入高純度氧氣和水蒸氣。矽表麵在高溫下與氧發生反應，生長出一層厚度均勻、致密絕緣的二氧化矽薄膜。
第二步：塗膠。在矽片表麵均勻地旋塗一層光刻膠。
第三步：紫外線曝光。王芳將一塊刻有複雜微觀電路圖形的玻璃光刻掩膜版，精確地對準在矽片上方。按下開關。高強度的紫外線燈亮起。紫外線穿透掩膜版上透明的部分，照射在光刻膠上。被光照射到的光刻膠發生化學鍵斷裂，變得可以溶解。而掩膜版黑色不透明部分遮擋的區域，光刻膠保持原樣。
第四步：顯影與化學刻蝕。將矽片浸入顯影液，被紫外線照射過的光刻膠被洗去，露出了下方的二氧化矽層。隨後，矽片被放入含有劇毒氫氟酸的腐蝕液中。氫氟酸隻腐蝕裸露的二氧化矽，將其溶解成氟矽酸。而未被光照射、仍有光刻膠保護的區域，二氧化矽層完好無損。最後，用有機溶劑洗去剩餘的光刻膠。
在這片不到一毫米厚的矽片表麵，工程師們利用光和化學溶劑，像雕刻藝術品一樣，在二氧化矽的城牆上，精確地挖出了一個個微米級彆的窗口。
這些微小的窗口，直接暴露出下方的純淨矽基底。
隨後，矽片被送入高溫擴散爐。
含有磷或硼的氣體在高溫下進入爐管。
這些雜質原子無法穿透致密的二氧化矽城牆，隻能順著那些被光刻出來的微小窗口，向著裸露的矽基底內部進行熱運動擴散。
通過精確控製爐溫和時間，雜質擴散的深度和濃度被死死地鎖定。
在同一片矽片上，通過多次氧化、光刻和不同雜質的擴散，工程師們在不需要任何手工金絲搭接的情況下，完全在二維平麵上，利用半導體內部的三維結構，製造出了成千上萬個穩定的n-p-n或者p-n-p結。
一九四八年十二月二十五日。
大西北計算科學研究所的測試實驗室內。
在這個滴水成冰的嚴冬。
那臺曾經在七十五度就發生熱失控的雷達火控計算機原型機，再次被推入了環境模擬艙。
不同的是，這次其內部原本那些如同小圓帽般的鍺點接觸晶體管，全部被替換成了采用平麵光刻工藝製造的第一代“矽平麵晶體管”。
“艙內溫度上升。八十度。”測試主管盯著控製臺。
示波器
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