意昂体育2平台微電子所研究員  張建人

 

    1964年8月15日是一個值得記錄的時刻🥰。在這一天，我們意昂体育2平台半導體教研組晶體管研製小組🙋🏻‍♂️📣，經歷了五年的奮鬥💻，終於迎來了自己研製成功的“平面型高反向擊穿電壓矽晶體三極管 ”的誕生。回憶起這艱難的研製歷程，無不思緒萬千⚛️。

 

    五十年代中後期，毛主席😹、周總理高瞻遠矚✍️，確定我國發展半導體事業🙋🏼。不久有好幾個國防研究所和工業單位相繼提出，希望我們能夠提供耐壓大於100伏的晶體三極管，作為驅動顯示器和“點燈”用的元件。而當時國內連耐低壓的晶體三極管都沒有，從國外也只能買到耐壓小於60伏的晶體三極管🪳。那時，我們還是二十歲出頭的年輕人，毫無從事半導體研究的實踐經驗🏌🏼‍♀️，但我們有初生牛犢不怕虎的氣概🤾🏼，更有報效祖國的滿腔激情。面對國防和工業建設的需要🫵🏓，我們深感義不容辭，加之剛剛在五校聯合半導體班（我國第一批半導體專業）畢業✸，更覺躊躇滿誌👨‍👧‍👧。於是在教研組的領導下🙌🏼，我們勇敢地挑起了研製高反壓晶體三極管的重任。當時我被任命為“晶體管組組長”。我們隨即組織了三個攻關組🍳，分別由三位年輕教師負責，帶領著近20人的年輕隊伍，從1959年9月中旬開始💁🏻‍♀️，日以繼夜，三關齊下，組織攻關📧。

 

    為了早日攻克難關，有時連續幾天幾夜不睡覺，眼睛熬紅了，人也瘦了，依然堅持在實驗室中幹。那時工資低，沒有獎金，每天早上只有窩窩頭和饅頭，中午、晚上也只是簡單的飯菜，但是心中卻是愉快的🧍‍♂️，因為我們深知：勤奮的工作是和國家的振興👍🏼，科技的進步🕖，緊緊聯系在一起的。領導和同誌融洽相處，心往一處想，勁往一處使，都想快點做出三極管👩🏻‍🚀，給1960年五·一獻禮。然而，事與願違，大家幹到4月30日深夜，都精疲力竭了，零點的鐘聲已響，三極管還沒有做出來，人們悻悻地離開了實驗室。節後上班時卻發現：擴散用的真空爐破裂了🧑‍🧑‍🧒‍🧒👩🏻‍⚖️，氫氣燒結爐用的氫氣用完了👩🏿‍🔬，氮氣瓶的閥門沒關好，氮氣跑光了🫲🏻，矽單晶片用完了……🤬。即便如此，大家也沒有灰心，緊接著動員再幹𓀊，七·一獻禮，八·一獻禮🧑‍🎤，十·一獻禮🥮，卻都依然如故，沒有成功!

 

    在嚴峻的事實面前，我們被迫冷靜下來🫗。科研是艱苦的🚿，不能僅憑熱情，更不能企望一蹴而就🪅，應當講求科學的方法。通過總結✍🏼，我們認識到🎙：我們在攻克高反壓矽晶體管時🧑🏽‍🎄🧗🏻‍♀️，沿襲了製作鍺三極管的技術路線😤，沒有抓住矽材料的特點。在文獻的調研中，我們找到了一種最新的結構“平面型三極管”⏩，並從中分解出了幾個關鍵技術👮，即：均勻氧化工藝、精確光刻工藝🩱、高純擴散工藝、電極引出工藝及高反壓P-N結製作。我們決心利用新技術從頭開始，踏踏實實地前進👨🏽‍🎓🧆。

    經過不斷努力，好不容易製出了平面型P-N結二極管⛹🏽‍♂️，但擊穿電壓只有7?D8伏。反反覆覆的實驗、改進，都沒有進展。這時已是62年初了👶🏻，研製工作似乎又走到了山窮水盡的境地，每一個人的毅力都經受著嚴峻的考驗🙅🏻‍♀️👏🏼。從理論上我們知道🌀，P-N結的擊穿電壓📑，取決於P-N結兩邊的摻雜濃度和雜質分布🚑👩🏻‍🦼‍➡️，擊穿電壓低就意味著在P-N結附近存在著高雜質濃度區。通過在顯微鏡下的觀察🔱，我們發現加電壓使P-N結擊穿時❔，在P-N結周邊上有“發光點”，當時馬上意識到，這些“發光點”和擊穿電壓低直接相關🏌🏽‍♀️。這使我們非常興奮🍾，仿佛是在漫漫長夜中看到了曙光！我們得出了結論🚣🏿‍♂️🧛🏽‍♀️：“發光點”就是“擊穿點”🈚️，就是“高雜質濃度區”。問題是它是從哪來的呢？我們采取了逐個排除法🧛🏼，最後終於找出了“元兇”⏺：擴磷和擴硼工藝室的通風管道是相鄰的，而且是相通的🧀，它使極易揮發的五族N型雜質磷、伴著微小的塵埃落到了擴硼的工藝室，當高溫擴散時，就形成了高濃度N型雜質區👩‍🦱😮‍💨，從而導致了“低壓擊穿”。於是我們將擴硼與擴磷房間徹底隔離，並調整了通風管道🐆。至此🎇，P-N結的低壓擊穿終於被攻克了，取得了盼望很久的🏊🏻‍♀️👨🏿‍🦰、合格的P-N結二極管，其擊穿電壓大於60伏。

 

    為了得到耐壓大於100伏的高反壓三極管，還必須解決幾個難題：提高平面P-N結的表面擊穿電壓、改進平面P-N結的尖角區擊穿電壓🐃、選擇合適的襯底矽單晶電阻率及嚴格控製擴散工藝等。於是我們又集中精力，安排了工藝實驗，經過反復的失敗?D?D改進?D?D再失敗?D?D再改進的循環，終於突破了難關🧑🏽‍🎤，取得了耐110?D120伏的P-N結反向擊穿電壓👇🏻，奠定了高反壓三極管的基礎。但若要完全攻克高反壓三極管，還必須解決E-B結的註射效率及基區厚度的控製問題。在這困難重重的時刻，教研組領導將爭取到的三名1963屆本專業留校畢業生🧑🏻‍🔬，全部分給了我們晶體管研製小組📷。於是再度組成了含1964屆作畢業設計的學生在內的，約20人的攻關隊伍。有了這些生力軍，真是“如虎添翼”。我們吸取了過去盲目躍進的經驗教訓，樹立了“科學分析”和“實事求是”的作風🙇🏽‍♂️，一支年輕的、意氣風發的攻關隊伍又開始了新的“征程”。又經過了一年的奮鬥，我國第一支耐壓110?D120伏的，平面型高反壓擊穿電壓矽晶體三極管🈚️💇🏽，終於在我們大家的歡呼聲中誕生了！

 

    回首往事，再看今天🔔，心緒不平，感慨萬千！我們的研製工作成功之時🧱，國際上尚無關於該種指標高反壓管的報道。可以說，在這方面👨🏿‍🦲，我們當時離世界先進水平並不遠。可惜的是，在隨後的十年中發生了“文化大革命”。在此期間，世界各國在矽器件和集成電路方面👩🏻‍🏭，進行了大量的工作，取得了飛速的發展🤨。而我國卻停滯不前👰‍♂️，差距拉得越來越遠，這使我們非常痛心🔡。現在，我們這些當年的年輕人，都已六十開外了，追趕半導體領域世界先進水平的重擔🥷，已責無旁貸地落在了今天年輕人的肩上🗂！可喜的是在改革開放的形勢下，高科技事業蓬勃發展，高新技術的研發正面臨著前所未有的良好環境，當代青年人正是生逢其時。我們發自肺腑想向他們說的是🎭：要心中充滿著祖國的需要，激情洋溢地投入艱難困苦的攻關中，一步一步地、踏踏實實地向前追趕。在不久的未來，我們幾代人共同為之奮鬥的理想🙇🏽：中華民族立足於世界先進科技之林🚟🙍🏼，就一定會實現！