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《军阀李枭从1916开始》

第428章 从锗到硅的跨越
净光学微缩实验室。

    这里的光线被调成了昏暗的黄色,以防止感光材料发生意外曝光。

    女工王芳站在一台精密的光学曝光机前。

    她的面前,是一片从单晶硅棒上切割下来、经过化学机械抛光至镜面级别的硅圆片。

    第一步:热氧化。 硅片被送入一千度的高温氧化炉中,通入高纯度氧气和水蒸气。硅表面在高温下与氧发生反应,生长出一层厚度均匀、致密绝缘的二氧化硅薄膜。

    第二步:涂胶。 在硅片表面均匀地旋涂一层光刻胶。

    第三步:紫外线曝光。 王芳将一块刻有复杂微观电路图形的玻璃光刻掩膜版,精确地对准在硅片上方。 按下开关。高强度的紫外线灯亮起。 紫外线穿透掩膜版上透明的部分,照射在光刻胶上。被光照射到的光刻胶发生化学键断裂,变得可以溶解。而掩膜版黑色不透明部分遮挡的区域,光刻胶保持原样。

    第四步:显影与化学刻蚀。 将硅片浸入显影液,被紫外线照射过的光刻胶被洗去,露出了下方的二氧化硅层。 随后,硅片被放入含有剧毒氢氟酸的腐蚀液中。 氢氟酸只腐蚀裸露的二氧化硅,将其溶解成氟硅酸。而未被光照射、仍有光刻胶保护的区域,二氧化硅层完好无损。 最后,用有机溶剂洗去剩余的光刻胶。

    在这片不到一毫米厚的硅片表面,工程师们利用光和化学溶剂,像雕刻艺术品一样,在二氧化硅的城墙上,精确地挖出了一个个微米级别的窗口。

    这些微小的窗口,直接暴露出下方的纯净硅基底。

    随后,硅片被送入高温扩散炉。

    含有磷或硼的气体在高温下进入炉管。

    这些杂质原子无法穿透致密的二氧化硅城墙,只能顺着那些被光刻出来的微小窗口,向着裸露的硅基底内部进行热运动扩散。

    通过精确控制炉温和时间,杂质扩散的深度和浓度被死死地锁定。

    在同一片硅片上,通过多次氧化、光刻和不同杂质的扩散,工程师们在不需要任何手工金丝搭接的情况下,完全在二维平面上,利用半导体内部的三维结构,制造出了成千上万个稳定的N-P-N或者P-N-P结。

    一九四八年十二月二十五日。

    大西北计算科学研究所的测试实验室内。

    在这个滴水成冰的严冬。

    那台曾经在七十五度就发生热失控的雷达火控计算机原型机,再次被推入了环境模拟舱。

    不同的是,这次其内部原本那些如同小圆帽般的锗点接触晶体管,全部被替换成了采用平面光刻工艺制造的第一代“硅平面晶体管”。

    “舱内温度上升。八十度。”测试主管盯着控制台。

    示波器上的波形稳定如初。

    “一百度。一百二十度。”

    模拟超音速飞机在突破音障时产生的剧烈气动加热环境。

    “一百五十摄氏度。”

    在控制大厅内,所有的工程师屏住了呼吸。

    在一百五十度的高温下,硅晶格内部的热运动变得极其剧烈。但它那一点一二电子伏特的禁带宽度,如同一道坚不可摧的大坝,死死地挡住了本征载流子的跃迁。

    只有那些在光刻窗口中被精确掺杂的杂质电子,依然在有条不紊地按照门电路的逻辑,进行着放大和开关运算。

    “逻辑门翻转正常。无数据溢出。全负荷雷达波束解算完成。系统稳定运行超过两小时。”操作员大声报出了测试结果。

    测试主管看着那个在一百五十度高温中依然冷静运算的黑色金属盒,长长地吐出了一口气。

    从锗到硅的跨越,并非只是换了一种原材料。

    它意味着大西北的洲际弹道导弹在

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