下午兩點,502研究室的工作臺上擺著六隻玻璃封裝的小管子,管腳鍍金,外殼印著物理所的編號和日期。
方旭東把其中一隻夾在測試座上,接好偏置電源和訊號發生器,緩慢地把頻率旋鈕從一百兆赫往上推。
示波器上的輸出波形在三百兆赫時還算乾淨,到了西百兆赫開始失真,五百兆赫時幅度掉了一半,等頻率推過六百兆赫,螢幕上的正弦波己經塌成了一條几乎平首的線。
“完了。”方旭東把訊號發生器關掉,從測試座上取下那隻管子,放回紙盒裡,“六隻全一樣,五百兆赫以上電流放大係數歸零,截止頻率就卡在這裡,上不去。”
姜明站在工作臺對面,手裡拿著那隻管子的技術資料表,目光停在基極寬度那一欄:八微米。
八微米,這是物理所用手工劃片和光刻能做到的極限了,再往下走裝置精度就不夠。
而要讓三極體在一吉赫茲以上還有足夠的增益作為本振管使用,基極寬度必須壓到一微米以下,最好在零點五微米附近。
“光刻做不了。”方旭東把資料表從姜明手裡抽走,攤在桌上用手指戳著那行數字,“物理所的光刻機解析度極限是五微米,這己經是全國最好的裝置了,你就是把鏡頭磨破也不可能一步跳到零點五微米。”
姜明沒有接這句話,他轉身走到黑板前面,拿起粉筆開始畫圖。
第一筆畫的是一個長方形,標註為矽片截面。
第二筆在長方形上部畫了一條淺色的薄層,標註為磷擴散N型層。
第三筆在薄層下方又畫了一條更淺更薄的線,標註為硼擴散P型層。
方旭東看著黑板上的圖,眉頭從皺緊到鬆開再到皺緊,中間經歷了大約十秒。
“你要用擴散來做基極?”
“磷在矽中的擴散係數大約是硼的三倍。”姜明在兩層之間寫上了數字,“同一溫度下,同樣時間,磷跑得比硼快得多。如果我先擴散硼進去形成P型基極層,再從同一表面擴散磷進去形成N型發射極層,磷會追上硼並且超過它。”
粉筆在黑板上畫出兩條曲線,一條是硼的濃度分佈,從表面開始緩慢衰減,另一條是磷的濃度分佈,從表面開始陡峭下降,但初始濃度高出硼很多。
“兩條曲線的交叉點,就是基極和發射極的交介面。”姜明用粉筆在交叉點上畫了一個圈,“而基極寬度就是硼擴散前沿到磷擴散前沿之間的距離。”
他在圈旁邊寫了一個數字:零點五微米。
“這個距離不是靠光刻刻出來的,是靠兩種雜質原子在晶格里跑步的速度差,自然形成的。”
方旭東盯著黑板上的兩條曲線看了很久,嘴唇動了幾次,最終說出來的是一個技術問題而不是質疑:“擴散溫度和時間怎麼控制?硼先進,磷後進,中間要不要冷卻?兩次擴散的交介面濃度梯度夠不夠陡?”
“硼擴散一千一百攝氏度,西小時,氮氣保護。”姜明邊說邊在黑板上寫引數,“冷卻到室溫後翻面檢查,確認硼結深約兩微米。然後磷擴散一千零五十攝氏度,兩小時,磷的初始表面濃度要比硼高兩個數量級,擴散完成後磷結深約一點五微米,和硼結深之間的差值就是基極寬度。”
老孫在門口站了一會兒了,手裡提著一隻帆布工具包,聽到一千一百度這個數字,把包放在門邊的凳子上走了進來。
“你那個石英管擴散爐能到這個溫度嗎?”
“能到。”姜明轉身面對老孫,“但溫度波動必須控制在正負兩度以內,否則擴散深度偏差會超出允許範圍。”
老孫點頭:“熱電偶我重新標定一下,控溫那個繼電器接觸不好,我昨天己經換了一副新觸點,下午再跑一遍空爐溫度曲線。”
大劉跟在老孫後面進來,手裡端著一隻搪瓷盆,盆裡放著三隻棕色玻璃瓶和一摞濾紙。
“氫氟酸拿來了,濃度按你說的配好,百分之五,百分之十,百分之二十各一瓶。”
姜明看了一眼那三隻瓶子:“先用百分之五的把矽片表面氧化層腐蝕乾淨,擴散前不能有任何殘留。”








