二九文学

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第428章 从锗到硅的跨越（第5页）

经过长达数周的反复失败和参数调整。

一九四八年十二月十日。

当单晶炉的拉杆最终升至顶端，真空腔室冷却充气后打开。

一根直径七十五毫米、长达五十厘米，通体呈现出深灰色金属光泽且毫无瑕疵的单晶硅棒，展现在了所有工程师的面前。

大西北在材料学上，终于攀爬过了最艰难的那座硅基山峰。

但有了纯净的单晶硅棒，距离制造出能够在高温下稳定工作的晶体管，还有最后一道技术门槛。

早期的锗晶体管采用的是点接触工艺。

那是用两根极其细小的金丝，在显微镜下手工扎在半导体表面。

这种结构不仅难以进行大批量流水线生产，而且抗震性能极差。

既然硅的表面在空气中极易形成一层致密的二氧化硅绝缘层。

大西北的工程师们决定反其道而行之，利用这层玻璃作为掩膜，开发出一种全新的、彻底颠覆微电子制造历史的工艺——平面光刻工艺。

西京物理研究院，超净光学微缩实验室。

这里的光线被调成了昏暗的黄色，以防止感光材料发生意外曝光。

女工王芳站在一台精密的光学曝光机前。

她的面前，是一片从单晶硅棒上切割下来、经过化学机械抛光至镜面级别的硅圆片。

第一步：热氧化。

硅片被送入一千度的高温氧化炉中，通入高纯度氧气和水蒸气。

硅表面在高温下与氧发生反应，生长出一层厚度均匀、致密绝缘的二氧化硅薄膜。

第二步：涂胶。

在硅片表面均匀地旋涂一层光刻胶。

第三步：紫外线曝光。

王芳将一块刻有复杂微观电路图形的玻璃光刻掩膜版，精确地对准在硅片上方。

按下开关。

高强度的紫外线灯亮起。

紫外线穿透掩膜版上透明的部分，照射在光刻胶上。

被光照射到的光刻胶发生化学键断裂，变得可以溶解。

而掩膜版黑色不透明部分遮挡的区域，光刻胶保持原样。

第四步：显影与化学刻蚀。

将硅片浸入显影液，被紫外线照射过的光刻胶被洗去，露出了下方的二氧化硅层。

随后，硅片被放入含有剧毒氢氟酸的腐蚀液中。

氢氟酸只腐蚀裸露的二氧化硅，将其溶解成氟硅酸。

而未被光照射、仍有光刻胶保护的区域，二氧化硅层完好无损。

最后，用有机溶剂洗去剩余的光刻胶。

在这片不到一毫米厚的硅片表面，工程师们利用光和化学溶剂，像雕刻艺术品一样，在二氧化硅的城墙上，精确地挖出了一个个微米级别的窗口。

这些微小的窗口，直接暴露出下方的纯净硅基底。