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別的窗口。
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。
那台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。”測試主管盯著控製台。
示波器上的波形穩定如初。
“一百度。一百二十度。”
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模擬超音速飛機在突破音障時產生的劇烈氣動加熱環境。
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