第106章 半导体平面工艺基础，光刻机的开端(1 / 1)

在离开了炮兵司令部后，赵杰还去北大物理系走了一趟。

北大这边对于五校联合半导体培训班还是相当重视，拿出了几间宽敞的教室用于教学。

在物理系的教师楼当中，赵杰也见到了教材组的第二副组长黄昆，同时他还是五校联合半导体培训班的主任。

赵杰虽然挂着一个第一副组长的名头，但除了提供一些资料外，平时都是甩手掌柜。

他也没有办法，毕竟龙国百废待兴，需要研究的项目实在是太多了。

研究完一个后，马上就要投入下一阶段的工作。

所以他也只能抽空编写部分资料，然后给教材组用于参考。

这是赵杰首次来北大物理系，同样也是教材组的成员第一次见到这个第一副组长。

当所有人看到这幅如同学生一般稚嫩的面孔之时，眼中或多或少都会露出讶然的神色。

“他就是赵杰？真年轻啊。”

“是啊，真年轻啊，听说这个培训班就是他说服了首长和马部长成立的，当真是人不可貌相啊。”

正在皱眉查看一份资料的黄昆抬头看到面前站立的身影时，马上就站了起来，将右手伸向赵杰。

“赵组长，终于可把你给盼来了。”

面对这个能制造出硅晶体管的超级天才，黄博士尽管年纪比赵杰大不少，但态度却显得很谦逊。

赵杰在看到黄昆后，连忙握住他的手说道：“黄博士客气了。”

尽管他是一个挂逼，但是在这位面前还是不敢托大。

因为他正是龙国的固体物理和半导体物理学科的开创者之一。

48年就在英伦的布里斯托大学获得了博士学位。

而后更是成为了英伦利物浦大学的博士后研究员。

有着大好前程的他，在年初收到了来自国内的信件后，毅然选择了回国，担任北大物理系教授。

在这个年代能够在英伦的著名大学获得博士学位，还成为了博士后研究员，可是属于顶尖的精英人员。

也正是因为有这位大佬在，赵杰这才敢放心的当一个甩手掌柜。

黄教授并没有跟赵杰寒暄，而是拉着他来到了桌面，将一份资料推到了他的面前。

这份资料正是赵杰之前编写的，名字是《半导体器件小型化和集成化技术展望》。

其中包含了晶体管制造工艺、材料纯化和早期光刻概念图等。

这份资料如果放在西方的话，绝对会引起巨大的轰动，甚至可以直接推动西方半导体技术发展，减少至少5-10年的发展时间。

黄博士眉头紧皱，指着一份资料的手绘图——上面展示了一个硅片上的多个晶体管连接设计，并标注了‘光掩模’和‘扩散工艺’字样。

他语气中带着好奇和疑惑道：“赵副组长，这份资料内容我不太明白。

这里提到了一种平面工艺，用于在单一硅基片上集成多个晶体管单元，这个概念非常新颖，我在西方都闻所未闻。”

他停顿了一下后，敲击桌面上的图纸：“在贝尔实验室去年的最新论文中，他们的晶体管还停留在合金结技术，使用的不仅是锗，每个元件还单独手工装配。

但你这份资料却跳过了这一步。

它假设我们能够直接在硅片上‘画’出晶体管图案，并批量制造。

这种工艺如何实现呢？按照现在真空管思维，元件小型化会面临漏电和热稳定性问题。

但你这份资料却声称可以克服，还预测未来能够在一平方厘米集成上百个晶体管甚至更多。”

黄博士说到这里加重了语气道：“这可信吗？或者说它仅仅只是理论推演？”

赵杰微微一笑，没想到黄博士都已经研究到这里了。

后面的资料他写的并不详细，的确像是理论推演。

既然问他的是黄博士，那么他就好好的给他解释一下。

在现在西方的晶体管才刚刚出现，甚至都还没有开始进行商用，甚至连硅材料都还没有普及，使用的还是价格昂贵的锗材料用于制造晶体管。

而他才刚刚回国，刚刚接触到硅材料制造的晶体管。

资料上所提及的平面工艺要在59年才出现，这也是光刻机起步的开端。

赵杰展开了资料，指着平面工艺部分道：“这份资料并不是空想，而是基于现有技术的延伸，我从两个方面给你解释清楚。

当前西方合金结晶体管的主要问题就在于界面的不稳定，容易漏电。

但硅材料热稳定性更好，我们现在量产的PN结晶体管已经证明了这一点。

硅氧化物能天然形成保护层，减少表面态效应，这就解决了小型化的第一道关卡——漏电控制。

第二方面是工艺。

你看着光掩模的草图。”

赵杰的手指放在了草图上，接着说道：“它本质是改良的照相制版术。

我们先用高温炉在硅片表面氧化生成SiO??层，在涂上光敏胶，通过掩膜版曝光显影，就能选择性蚀刻出窗口。

接着再用气相扩散渗镀将杂质引入窗口区域，形成PN结。

整个过程可在单一硅片上重复，实现多个器件的集成制造，全程无需手工装配。”

听到这里黄博士的眼睛格外明亮了起来。

他意识到这是一条可行性很高的路线。

“所以我们只需要结合硅材料的优势，它的氧化物绝缘性就能够走向集成化。

热稳定性问题则通过纯化硅晶锭解决，区域熔炼法就是当前的技术路线之一。”

说到这里，赵杰也甚至感觉到一丝激动从心中涌出，声音也越来越洪亮。

“所以这不是推演理论，而是技术路线的必然。

硅氧化物层就像是防护服，让晶体管在微小的尺寸下稳定工作。

未来通过优化光掩模精度，集成度会呈指数级提升。

现在我们或许还做不到，但只需要按照这个路线走下去，几年的时间或许就可以做到集成上百晶体管到一平方厘米的硅片上。

这也是半导体革命的下一步——集成化电路。”

黄博士的困惑逐渐消散，取而代之的是兴奋。

他拿起资料反复端详：“原来如此——原来如此，我都明白了。”

黄博士直接把赵杰丢下，埋头就开始了钻研，笔尖在纸面上沙沙作响。

他正在编写一份教材——半导体平面工艺基础。

赵杰看到这一幕后脸上露出了笑容。

“颤抖吧老美，龙国必将领先于你们，完成集成化电路。

这一步的领先，就必将步步领先。”