二极管制作的核心是PN结。
而提纯的锗不导电,掺入杂质之后才会导电。
所以她需要掺入磷、砷这些元素,会变成N型半导体,导电靠的是电子,带负电。
掺入硼、铝、镓这些元素,会变成P型半导体,导电靠的是空穴,带正电。
把P型和N型放在一起,交界面处就是PN结。
先在N型的锗晶片表面涂一层含有硼元素的掺杂剂,然后放进扩散炉里高温加热。
在高温下,硼原子会扩散到锗晶片的表层,把表面那一层从N型变成P型,这样就在同一块晶片上形成了一个PN结。
然后切割、研磨、镀上金属电极、焊上引线、封装,一个锗二极管就做出来了。
说起来简单,做起来极其复杂。
扩散炉的温度控制、扩散时间、掺杂剂的浓度,每一个参数都会影响二极管的性能,差一点都不行。
但二极管的参数,费多罗夫教授已经在课堂上讲过了。
笔记本上她也记载了,扩散温度八百五十度,扩散时间三十分钟,掺杂剂浓度只需要百分之零点一。
时珈一戴上手套,开始操作。
她把第一片单晶锗放在切割机上,切成了四个小方块。
刀片沿着晶体的解理面走,切出来的晶片边缘很整齐。
把切好的晶片放进清洗机里清洗了一遍,用氮气吹干,放在显微镜下检查表面有没有划痕和污渍。确认没有问题之后开始研磨。
这一步是为了去除切割时造成的表面损伤层,让晶片表面达到镜面平整度。
研磨机转起来了,发出声响。
她一手扶着研磨头,一手控制着压力,眼睛盯着显微镜上的刻度。
磨了将近半个小时,她停下机器,把晶片取出来清洗干净,放到显微镜下检查。表面平整度已经达标了。
下一步是掺杂。时珈一把硼掺杂剂涂在晶片表面,用量很少,涂得很均匀,小心翼翼地将涂好的晶片放进扩散炉的石英舟里,推入炉膛,关上炉门,设定温度和时间。
扩散炉的温控表上的数字一点一点往上升,直到八百五十度。
炉膛里透出红色的光,那是加热丝在发亮。
她盯着温控表,却不敢走开。
等到三十分钟到了。才把石英舟拉出来,炉门打开的一瞬间热浪扑面而来。
晶片表面的
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