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第88章 掺杂

作者:昇记笔谈字数:3135更新:2024-12-09 14:15

俩人回到电研所的简易办公房,科研人员再次癫狂了起来。

这才距上次李大国提出科研成果转换的奖励多久,一项堪比印钞机的产线就要投产了。

所有人都因此受到了极大的鼓舞。

于是,又一次的成果申报热潮又开始了。

两天的时间,夏培晓的办公桌上再次堆满了一尺高的成果转化申报材料。

与上次不同,这次的成果,大部分是关于晶圆和半导体的。

有电视机频道切换集成电路设计、温度感应集成电路设计、红外线感应集成电路设计等等。

这次大家都学乖了,一个个目的很明确,那就是能借助晶圆和集成电路快速变现的成果。

夏培晓看了很伤脑筋,这些人一个个的不务正业,放着高精尖的研究不干,非要做这种将传统的晶体管转化为集成电路的低端设计。

李大国看了却是乐此不疲。

这些集成电路的设计不难,但每一项都卓有成效,或多或少的都能改善当前的家用电器的性能或者功能。

尤其是那个红外线感应的集成电路,这玩意儿稍微改进一下不就是刘剑锋一直渴求的侦查望远镜的核心技术吗,再改进一下还能是电视机的遥控器,还可以改成卫星的遥感技术,简直是造福人类的神器。

“看来蚀刻产线也得抓紧上马了。”

李大国看着这么多的设计成果心里乐开了花,不过再多的成果没有蚀刻技术照样白搭,因为没有它便无法进行芯片的生产。

“黄教授已经在和汤定远他们在研究了,你可以去看看有没有问题。”

夏培晓戴着老花镜从旁提醒。

“对,把这么重要的事儿给忘了。”

李大国说完便一溜烟的跑去汤定远之前申请的蚀刻技术实验室。

实验室内,汤定远正站在一架木梯上,对着一张图纸进行拍照。

拍照的相机可不是普通相机,而是专门从倭国进口回来的大型专业单反相机,其胶卷也是特殊定制的尺寸,一盒胶卷500块夏币,只能拍摄24张底片。

至于相机的造价,更是高的离谱,镜头加机身,干了李大国整整30万夏币,这也是前段时间让他致贫的原因之一。

搞科研太特么烧钱了。

“汤工,有啥进展没?”

见一屋子的人都在忙碌,李大国没好意思直接打扰,而是驻足观望了一段时间,直到汤定远拍好了一组图纸下来,他这才上前打招呼。

“要说这拍照技术还得看小日子的,比之前我们用的老海鸥强太多了,有了这套设备,我保证,咱这次的蚀刻工艺可以提到10微米以内。”

汤定远信誓旦旦的保证,很显然,他对这套图纸拍摄的设备非常之满意。

晶圆蚀刻,最重要的工序就是图纸的缩影。

将绘制好的图纸,通过拍照的方式,将其缩小到一张底片上,这叫做初缩,或者叫做粗缩。

有了底片,再通过特殊的透镜,将底片的影像二次缩小到晶圆上,这一过程叫做精缩。

经过两次缩小,可以将一米见方的图纸,缩小为火柴盒大小。

当然,这只是制造芯片的第一步。

缩影之后,下一个工艺便是蚀刻了。

蚀刻是将晶圆之上均匀涂抹一层自制的蚀刻胶,这种胶经过特殊的光线照射可以形成化学反应,类似底片的显影过程。

被光线照射的蚀刻胶,会被反应掉,露出下面的二氧化硅保护膜,之后再将其放在特殊药水中浸泡,二氧化硅再被反应,就会形成一个个的硅晶体管。

有了硅晶体管还不够,还需要通过特殊的工艺,在晶体管中掺入磷或硼,这样才能形成完整的微型二极管或者三极管。

而之前夏培晓看到过的黄玲怡所写的论文,就是用于向硅晶体管中掺入磷或硼的掺杂工艺。

也是今天汤定远和黄玲怡要实验的内容。

如果能顺利掺杂,那整个集成电路的制造工艺就算初步齐活儿了。

这之后,还需要在晶圆之上镀铜,然后再蚀刻制造晶体管的连接电路,其过程就是缩影、蚀刻的重复,并没有更多的技术难关。

一张六寸晶圆,可以蚀刻出15块儿火柴盒大小的集成电路,然后再经过切割,封装、质检就能形成成品来发售。

目前夏国市面上常见的集成电路模块,晶体管数量一般在10到50个不等,单颗售价大概在35至100元不等。

也就是说一片六寸晶圆,如果切割出的芯片合格率在六成左右的话,其芯片的售价可以高达350元至1000元。足足能翻六到十八倍。

而李大国刚看到的那些所谓的低端成果,每项成果的集成电路至少在五十个,多的甚至还有过百的。

这样的成果如果能转化为芯片量产的话,那么其单颗售价至少可达到100元。

这就相当于经过层层加工之后,可以将成本只有一块钱的晶圆,卖到一千块的高价,简直没有比这更暴利的行业了。

这也是汤定远等人疯狂想赶制蚀刻产线的原因,不用李大国刺激,单单是背后庞大的利益,就够让他们睡不着觉的了。

当然,他们不知道的是,将来的微处理器,一颗可以卖到上千块,也就是说一张六寸硅片的最终产出为一万元,足足一万倍的收益。

说话之间,已经有助理将底片自暗房中冲洗了出来,经过专业相机翻拍出来的图纸,其精度不知道比之前好了多少倍。

汤定远激动的将底片放在特制的精缩设备上之后,原始的电路图精确的投放在了下面的晶圆之上。

只待数小时之后,就可以进入药水浸泡的环节了。

“接下来还需要反复实验N多次,才能掌握好掺杂药水的浓度、浸泡时长等数据,这个过程短则需要半个月,长则一两年。”

黄玲怡也在焦急的等待光线蚀刻的过程。

掺杂的工艺分为化学掺杂和物理掺杂两种,物理掺杂是采用高速的磷离子或硼离子对硅晶体管进行撞击,最终掺杂进硅的过程,别说是当前的夏国,即便是米国、倭国、西德等国也都没有这样的技术和实验室。

黄玲怡的掺杂工艺就是普通的化学掺杂。

其做法是将光线蚀刻好的晶圆泡入特制的化学药水中,让硅晶体和药水中的磷或者硼起反应,对硅晶体进行腐蚀。

由于晶圆上的硅晶体管特别微小,腐蚀过了就会烧穿,腐蚀不够又形不成真正的半导体管,所以需要进行反复实验。

这一过程相当乏味和无趣,而且带有危险性,常人别说是能想出这种技术了,即便是想出方法来,也坚持不到出结果。

“辛苦各位了。”

李大国看了半晌,再等下去也不会马上有结果,还是就别添乱了。

“大国,汤定远那边进展如何?”

再次回到夏培晓的办公室,她还在戴着老花镜翻看科研成果的申报资料。

“比想象的进度要快,而且工艺也不错,咱们这次的芯片制造工艺或许可以达到10微米。”

李大国不无兴奋的向夏培晓做了汇报。

最初他的设想是27微米就可以了,大不了把芯片造大一号就是了,如今能达到10微米,这已经相当于4004的水平了。

“10微米怎么行,不是说了要争五保三的吗。”

夏培晓一听才10微米,老花镜往桌上一扔就急眼了。

她几乎将之前一半的经费都拿给他们采购各种进口设备了,而且这次回帝都,她也刚从田学林那儿得到消息。

米国的芯片制造工艺已经达到了惊人的3微米,微处理器的晶体管数目更是高达三万个。

10微米的工艺怎么好意思说出口。

“万事开头难嘛。”

李大国好言相劝,在他看来,第一块芯片能有10微米的工艺已经很了不起了,如果采用夏培晓的并行计算技术,四个微处理器合到一起,也能发挥出不错的性能。

“不行,这个没商量,春节前,我必须得看到至少5微米的制造工艺。”

李大国也终于见识到了夏培晓严谨的一面。

她向来一是一,二是二,科学研究可马虎不得。

自从她得知了米国的最新技术之后,她已经将之前的微处理器设计全废掉了。

四千个晶体管怎么和人家竞争。

要造就得是三万个晶体管,三百个指令集,外带5M的运行频率。

她现在的思路已经非常清晰,很清楚自己要的是什么,完全不像最初时候的摸索状态。

“好吧,我去和他们说。”

李大国震惊的下巴都快掉了,他一直觉得自己就够疯狂的了,没想到夏培晓在科研方面比自己还要疯狂。

“不用,我自己和他们交代。一个个就知道赚钱,放着好好的研究不搞,尽想些没用的。”

夏培晓说着便径自出了房门。

李大国却是独自在办公室里凌乱。

夏培晓刚才说的只知道赚钱,尽琢磨没用事情的好像就是在映射李大国自己。

他顿时觉得有种拉低人家层次的感觉。

“我一心为大伙儿搞钱,我有错吗?”


  
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