【第155章 高頻本振源攻堅與“雙擴散”微米基極工藝】
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下午兩點，502研究室的工作台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，接好偏置電源和信號發生器，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，到了四百兆赫開始失真，五百兆赫時幅度掉了一半，等頻率推過六百兆赫，屏幕上的正弦波已經塌成了一條幾乎平直的線。
“完了。”方旭東把信號發生器關掉，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。”
薑明站在工作台對麵，手裡拿著那隻管子的技術數據表，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，再往下走設備精度就不夠。
而要讓三極管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。”方旭東把數據表從薑明手裡抽走，攤在桌上用手指戳著那行數字，“物理所的光刻機分辨率極限是五微米，這已經是全國最好的設備了，你就是把鏡頭磨破也不可能一步跳到零點五微米。”
薑明沒有接這句話，他轉身走到黑板前麵，拿起粉筆開始畫圖。
第一筆畫的是一個長方形，標注為矽片截麵。
第二筆在長方形上部畫了一條淺色的薄層，標注為磷擴散N型層。
第三筆在薄層下方又畫了一條更淺更薄的線，標注為硼擴散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，中間經曆了大約十秒。
“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。”薑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，再從同一表麵擴散磷進去形成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，一條是硼的濃度分布，從表麵開始緩慢衰減，另一條是磷的濃度分布，從表麵開始陡峭下降，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界麵。”薑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裡跑步的速度差，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製？硼先進，磷後進，中間要不要冷卻？兩次擴散的交界麵濃度梯度夠不夠陡？”
“硼擴散一千一百攝氏度，四小時，氮氣保護。”薑明邊說邊在黑板上寫參數，“冷卻到室溫後翻麵檢查，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，磷的初始表麵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。”薑明轉身麵對老孫，“但溫度波動必須控製在正負兩度以內，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，我昨天已經換了一副新觸點，下午再跑一遍空爐溫度曲線。”
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大劉跟在老孫後麵進來，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。”
薑明看了一眼那三隻瓶子：“先用百分之五的把矽片表麵氧化層腐蝕乾淨，擴散前不能有任何殘留。”
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