苏联撤专?我反手掏出人工智能! 第105节
锗管做了大半年,氧化扩散这一块方培生有经验,但硅和锗不一样,硅的氧化温度更高,对气氛纯度的要求也更苛刻。
方培生自己说过硅的氧化扩散比锗难十倍,那不是谦虚,是实话。
他在窗边站了半分钟,把思路理了一遍,然后下楼回宿舍。
……
接下来两周,方培生把硅单晶切成薄片,研磨抛光,开始试验氧化工序。
第一批,失败。
第二批,失败。
第三批,还是失败。
陈序年第三次去实验室看结果的时候,方培生把三批废片摊在操作台上,一言不发。
老张和小李站在旁边,谁也没说话。
屋里闷的很,连续加班十几天,窗户都没怎么开过。
陈序年蹲下来,把三批实验记录从头翻到尾,氧化工序的参数一批比一批调整的更细致,温度从一千百度微调到一千零八十度,时间从九十分钟延长到一百二十分钟,气体流量也在变。
但结果都一样:氧化层上布满针孔,肉眼看不见,显微镜下清楚楚,掺杂物顺着针孔往下渗,器件特性散射的没有规律。
他翻回去看氧化气氛那几栏,三批用的氧气来源相同,流量略有差异,温度也不同,但三批的结果几乎一模一样,都是针孔。
第118章 第一批硅晶体管出来了
这说明问题不在工艺手法上,方培生已经把能调的参数都调过了,还是不行,那就不是操作的问题。
他合上记录本,站起来,看了方培生一眼。
方培生靠在操作台边上,双手插在工装口袋里,眼睛盯着那三排废片,嘴唇抿的紧紧的。
陈序年头一回在方培生脸上看到这种表情,焦躁,和找不到方向的急。
“先停一停。”陈序年说。
方培生抬头看他。
“我晚上想,明天给你方案。”
方培生没有问他凭什么能想出来,只是点了下头,说了句好,转身把三批废片归档。
陈序年出了实验室,走回宿舍的路上,脑子里已经在转了。
三批都是针孔,工艺参数不同但结果相同,说明真正的变量不在那几个参数里,那变量在哪?
他把氧化工序的流程在脑子里走了一遍:硅片放入石英管炉,通入氧气,高温下硅和氧反应,表面生成二氧化硅薄膜,整个过程里,除了温度和时间,唯一的外部输入就是氧气本身。
氧气本身。
他心里有了方向。
当晚,他把门插好,窗帘拉严,从床板暗格里摸出笔记本电脑,开机,登录,打字:
“硅片热氧化过程中,氧化层出现大量针孔缺陷,可能原因是什么?如何解决?”
昆仑的回复很快。
陈序年盯着屏幕,一行一行的往下看。
答案印证了他的判断:氧化用氧气中的微量水蒸气是针孔的主要原因,水分子在高温下会在硅表面形成羟基,破坏氧化层的致密性,导致局部生长不均匀,产生针孔。
解决办法是,在氧气进入炉管之前,用五氧化二磷做深度干燥,将水汽含量降到百万分之一以下。
他把关键数据抄进手抄笔记本,关机,收好。
躺在床上,他想了一下怎么把这个信息交出去,不能直接说是我查到的,那说不通。
最自然的方式是把方向给出来,让何建军去配干燥装置,配气体干燥剂正好是化工那边的活。
……
第二天一早,他去找何建军。
何建军正在实验室里做三氯氢硅的常规监测,见陈序年进来,放下手里的试管,擦了擦手。
“找我?”
“建军,帮个忙。”
“什么事,你说。”
“方培生那边氧化工序出问题了,氧化层老是有针孔,我琢磨着可能是氧气里水汽太高,你能不能在精馏塔旁边搭一套气体干燥装置?用五氧化二磷做干燥剂,让氧气从里面过一遍再送进炉管。”
何建军想了想。
“五氧化二磷吸水性很强,做干燥剂没问题,我搭个U型管,把五氧化二磷填进去,氧气走管路过一道就行。”
他顿了一下,又说。
“大概要两天时间,玻璃管的重新吹一根,现成的口径不对。”
“行,越快越好,做好了直接接到方培生那边。”
“没问题。”何建军点头,“后天下午你过来验收。”
两天后,干燥装置搭好了。
何建军亲自测了出口气体的水汽含量,跟陈序年说。
“达标了,百万分之一以下,放心用。”
他把供气管路接到方培生的实验室,交接的时候跟方培生交代。
“这套装置干燥剂大概一个月饱和一次,到时候的换新的,我会提前通知你。”
方培生问了句:“饱和了会有什么表现?”
“出口水汽含量会升上去,我每周测一次,到了就给你换。”何建军说。
方培生点头,当天下午就用干燥后的氧气重新试验第四批。
这一次,氧化层从炉里出来,方培生切了一片,放到显微镜下。
他盯着看了很久。
老张在旁边等着,手里攥着笔,记录本摊开了没写。
方培生直起腰,声音比平时松了一点。
“这回对了。”
老张凑过去看了一眼,长出了口气,在记录本上写下:第四批,氧化层合格,无针孔。
小李在旁边站着,肩膀明显的松下来了,问了一句。
“方工,这批全过了?”
“全过了。”方培生说。
方培生把那片切片取下来,贴好标签收进档案盒,然后转头看了陈序年一眼,陈序年进来的时候正好赶上他看完显微镜。
“你怎么知道是水汽?”方培生问。
“猜的。”陈序年说,“三批工艺参数不同,结果相同,说明问题不在工艺上,氧化过程里唯一的外部输入就是氧气,水汽是最容易被忽略的那个变量。”
方培生看了他几秒,没再追问,点了下头,转身把失败原因和解决方案工工整整的写进记录本。
陈序年出了实验室,在走廊里碰见林晚秋,她从医务室方向过来,手里端着一只空搪瓷盆。
“怎么在这?”她问。
“方培生那边有进展。”
“好消息?”
“嗯。”
她看了他一眼,没追问具体内容,说了句那挺好,端着盆往前走了。
走了两步又停下来,回头。
“晚上食堂见?”
“见。”
“六点,别迟到。”
“不迟到。”
她走了。
陈序年看着她拐进走廊尽头,然后转身回办公室。
……
氧化层过关之后,方培生没有歇。
扩散工序是他在锗管上摸了大半年的老本行,从锗迁移到硅,温度高了、时间长了,但核心逻辑一样。
他把退火曲线重新标定,把掺杂浓度的时间控制从沙漏升级为老张做的滴水计时装置,每十秒一滴,比沙漏精准一个量级。
老张做那个装置的时候还挺得意,跟小李显摆。
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