第304章 集成电路

第304章 集成电路

休息室里，汤定元见夏培肃骑着自行车来赶了过来，便站了起来，门口的夏培肃一个刹车，将自行车停好，接着抬步走进了房间里。

“汤同志，原来是你啊。”夏培肃笑着伸出了手。

汤定元与之一握，也笑着说道:“没想到在这里见到夏同志，来给你介绍一下，这位是二机部半导体研究室的谢希德同“你好”、”你好。”两人都是女同志，倒是显得亲切了许多。

简单介绍，而后一番登记，领了来防人员牌子，这才跟着夏培肃往研究中心走去，三人，一人推着自行车，汤、谢二人在一旁步行，就见汤定元有些好奇的问道:“夏同志，你不是调到了上海的研究所工作吗?怎么进了一家公司?”夏培肃笑道:quot;以前是在上海工作，后来进了华为公司，今年初我们整个研究院陆续都搬了过来，这才不过一个月呢。

她大概介绍了自己的工作情况，而后便问道:“两位这次到华为来是?”谢希德显得有些急切的说道:“我们看到了人民日报上的报道，一番了解才知道是华为搞出了硅单晶，便向部里进行了申请，获批前来参观学习的。”

夏培肃微微一笑，她知道这些人是来错地方了，硅单晶是集团总部研究院搞出来的，不过此时她也不好直接说，便将人带到了研究中心的会客室。

这时总经理何光远听到消息也赶了过来，一番交流，何光远得知了他们的来意，不过这事他并没有直接答应，而是将两人暂时安顿了一下，便向总部打去了电话。

方叶听到二机部半导体研究室派了两位同志来参观学习，也便没有阻止，接到批准后的何光过多，这才来到了会客室，而后对二人说道“两位同志，经过批准，二位可以参观硅晶圆实验室，不过它不在这里，两位今天先休息一日，明天我们会派车送两位过去。”

quot;啊，不是在华为吗?”汤定元发现自己找错了地方。

何光远笑了笑答道:“不是在这里，不过两位旅途劳累，暂时先在合肥休息一下，明天就可以过去了。”

“那好。”汤定元也便答应了下来天，接着两人便在何光远的带领下，简单对华为进行了参观，当然研究中心里的各个研究单位，他们并没能进得去。

此时，研究中心的半导体研究中心里，华为半导体研究所联合微电子、集成电路技术研究所、光刻技术研究所、集成电路材料研究所，四大单位正在紧锣密鼓的开展实验，由于这是中国第一次集成电路研究，大家都在摸索，因此四大所的负责人都赶了过来，既是解决问题，也是来相互交流学习的。

只见光刻技术研究所的唐九华，将一枚完成了打磨的硅单被放置到了光刻机上，他一-边放置上基材，一边向众人介绍起;了光刻机的基本运作原理。

唐九华说道:“这是一台接触式光刻机，主要采用曝光原理，由紫外线灯作为曝光光源，采用掩膜版进行图像生成，当光源通过掩膜版照射到硅片基材上以后，会对硅片上的曝光区进行烧蚀，形成电路线路所需的图像。

唐九华说完便盖上了遮光板，然后按下了光刻机的启动键，只听到机器里发出一阵步进电路轻吟悦耳的蜂鸣声，林兰英、王守觉几人纷纷观察了起来，不过由于遮光版盖得很严实，他们什么也看不到。

而在机器内部，第一遍曝光扫描之后，电机复位，但并没有没停止，而是又出现了第二次蜂鸣声，如此一直进行了三次，之后机器才停了下来，就见林兰英说道:quot;要连续扫描三次吗?”唐九华点了点头，回道:“主要是我们现在的紫外线灯照射工艺还需要提升，之前采用小的功率，发现不行，后来又采用了更大的功率，由于功率过高，将材料都烧焦了，又不成，经过多轮改进，才选取了现在的45瓦功率，然后采用多轮曝光解决问题。

光刻完成，唐九华戴上了手套，用一个橡胶吸柄将硅片取了出来，轻轻的放到了一旁的托盘上，然后端着托盘来到了显微镜下，开始了检查，显微镜中，曝光的线路全是烧着的痕迹，但是材料并没有被去除，这也是接触式光刻机的缺点，它并不能像激光那样，直接去除材料。

一番检查，烧着的线路线宽很宽，差不多0.3至0.4毫米，之所以线宽如此宽，还是因为没有图形发生器的原因，因此掩膜版上的线路，是王守觉带着研究员，采用刻刀在放大镜下手工刻出来的。

雕刻完成的菲林再放到显微镜下，用特制的探针刀，一点一点的修饰，将线路里未去除的材料全部清理干净，并且将毛边休整整齐，这是为了防治刻蚀后电路有未曝光的区别形成黑点，这此黑点在接下来的电镀工艺过程中，就可能会造成线路上的空穴，而毛边则会造成电路接触不良。

完成这些工序之后，由于菲林的尺寸很大，不能直接形成掩膜版，因此还需要将图片缩小，这一部采用的是照相机微缩照片的工艺，将菲林底片放置在特制的照相设备上，然后进行照相曝光，形成50倍左右的微缩底片，再将底片曝光到掩膜之上，如此一张曝光原理的底片式掩膜板就制成了。

由于掩膜要通过紫外光，而照相的底片为黑色，但是黑色会将紫外光转化为热能，随着不断吸引，最终掩膜版的温度会升得非常高，而这也是唐九华去年对方叶说，掩膜版用于几次就报废的原因。

而在遮光方面，黑色又是最佳颜色，没有任何其它色能够替代，但作为吸收紫外线的颜色又不能使用，因此这又造成了另一个问题，光刻机之前所使用的薄膜根本无法作为工业生产用，需要替代材料。

为了解决这个问题，材料研究所，经过多轮研究，最终抛弃了胶片，而采用石英玻璃作为基材，镀上金属铬，由于其电镀后形成银蓝色光质，具有良好的遮光反光效果，如此再在电镀层外面涂覆一一层保护膜，才形成了最终的掩膜版。

由于此时全世界根本就没有可以参考的技术，因此材料研究所在光刻机掩膜版的研发上，除了方叶提出了基本的要求，随口讨论了几句外，所有技术全部靠自己来研发，真正的做到了原创发明，所以现在华为的掩膜版水平，无限接近七十年代初的水平，属于世界一流。

唐九华将光刻完成的硅片线路检查了一遍，没有发现问题，这才让开了位置，让林兰英几人各自查看了起来，而后继续介绍道:quot;光刻到此完成，接下来我们要进行化学减材法，去除光刻线路.上的材料，形成线槽，也叫焊盘。”

光刻完成的十块硅片由材料研究所化学技术研究室接收,那边有超声波清洗设备，至于清洗剂并非是纯水，而是特殊的低密度化学制剂，具体是什么，化学研究所的吴良有并没有解释，因为这是保密配方。--当然方叶是知道的，其实就是氯化镁化学制剂。

硅片，上的线路在超声清洗下，纷纷脱落，一些细微的尖刺突起也被熔解，清洗时长为一刻钟，再然后去除氯化镁，其后便是多道清洗，一直到最后用纯水进行最后一道清洗，整个一套清洗工艺就此完成。

然后送进打磨设备里再次打磨，以保证刻蚀层厚度一致，而这一道打磨工艺要求极高，好在现在是实验探索，打磨、检验、清洗、检查，完成之后，接下来是切片，采用机械切割将多余部分切除，然后重复清洗、检查工艺，如此一个完整的光刻硅片终于完成了。

硅片上的焊盘深度检查是一一个大难题，现在唯一能做的就是剖面光栅测量，就是将硅片切开，然后放到显微镜下进行测量，这是当前世界刚刚诞生的新型测量技术，其原理是通过向物体投射光线，然后由接收器将光线转换为电信号，最终形成测量数值，不过并不精确，只能估算个大概。

繁琐的检查被显微镜检查直接替代，只要其焊盘有深度就成，这样做虽然无法直接测出数值，但能够确定刻蚀的焊盘拥有可镀深度，为接下来的电镀工艺提供保障。

华为实验室里的第一层电镀，需要在焊盘中镀上镍金作为接下电镀的衬托，其厚度大约0.5微米，不是不能再镀厚一些，而是现在光刻的深度，估计只有1至1.5微米深，0.5微米已经是极限值了，后面还要薄膜沉积形成电路导体，最后再镀铜形成导电通道。

薄膜沉积采用的是二氧化硅或多晶硅，也就是常说的pn结，这方面天和电子已经有相关的技术，所以华为直接按照以有标准进行掺杂然后通过气体沉积法，将其沉积到表面就成，而其制作水平相比起溅射法相对要简单一些。

薄膜沉积完成以后，再涂覆一层聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶，这也是当下新中国化学技术条件下能够生产出来的唯一光刻胶，该化学材料1931年就已经制造了出来，因此自己造还是买都不是问题。

一套工艺下来，已经花去了整整三天的时间，接着硅片再次被转移到光刻研究所，开始第二次光刻，由于光刻机的刻蚀深度有限，这一次的光刻需要增大光源功率，因此采用了60瓦紫外线光源的光刻机用新的掩膜版进行光刻，形成半导体电路图形，而这对于定位精度、光刻技术参数的要求更高，--不小心就会直接前功尽弃。

最后十块硅片完成了二次光刻，又是一套清洗工艺，-番检查下来，十块硅片中，只用一块勉强合格，其它的问题后续再来分析，现在要做的是涂绝缘体，而后手工进行元器件的堆叠，是的就是手工堆叠，因为目前没有这样的机器，甚至元器件都是由微电子研究所根据功能需要临时制作的。

1956年5月5日，劳动节后的第四天，华为半导体研究所里，世界上第一块真正意义上的集成电路诞生，它比美国基尔1958年的集成电路先进了整整一个半时代，达到了六十年代中后期的水平。

集成电路研究所里，王守觉、林兰英、夏培肃、吴良有、唐九华以及华为总经理何光远，还有一群研究室里的研究员，大家将王守觉围在中间，静静的等待着。

只见王守党重重的呼了一口气，而后戴.上了手术用皮质手套，小心的将硅晶片放到了测试架上，拿起指针式万用表的测笔，靠近硅片的引脚开始了测量，只见随着他的动作，万用表上的指针不断的摇晃，一连将所有引脚全部测完，而后又重复了三遍，这才放下了测笔。

他扭过头对身旁围着的人，淡淡的说道:”导电无异常，换人测试。”

林兰英、夏培肃、唐九华到最后何光远亲自上手，五个人反复测试了几遍，结果显示导电没有任何问题，随着何光远一句:“导电无异常。”顿时研究室里响起了震耳欲聋的掌声和欢呼声。

“成功了!”“我们成功了!”“祖国万岁!”一阵阵欢呼声响了起来。

此时此刻，不管是唐九华还是王守觉，两人浑身都在微微的颤抖着，这种激动的心情，也许不在这个行业的人不明白，但在这个实验室里的所有人都知道，这意味着什么，它预示着，人类在半导体和电子学领域迎来了全新的时代。

“我这就上报集团总部!“何光远激动得双颊通红。

阳光明媚，风和日丽，田野间一片绿意盎然，此刻，一辆吉普车拉着滚滚烟尘，极速的行驶在公路之上，车辆呼的-下，从路边的一只青蛙旁越过，吓得蛙儿，-连几蹦，滚到了田沟里。

华为集成电路研究所，方叶大步流星的走了进来，刚刚进门，他便急切的高声问道:“成了吗?东西在哪里?

王守觉抿了抿嘴，抬手朝着面前的台子上--指说道:“在这里!

“手套!quot;方叶喊了一声，王守觉连忙将自己手上的手套脱了下来，递给了方叶，他也没有再意迅速的戴.上手套，而后上前观察起来。

这块硅晶片尺寸很大，长宽为3*4厘米，但厚度仅为2毫米的样子，由于没有完整的封装，它看上去有些丑陋，当然这是相对而言的，如果采用塑料外壳-封装，那妥妥的就是未来ic的样子，其拥有八个引脚。

“能拿起来吗?”方叶双手叉了叉手套朝王守觉问道。

“可以，但它很脆，需要轻拿轻放。quot;王守觉说道。

方叶点了点头，坐到了凳子上，小心翼翼的拿起观察了一番，而后又轻轻的放了下来，随即起身说道:quot;再测试一遍，我要看看导电情况。”是。quot;王守觉连忙做了下来，又打开测试仪器开始了测试，最后报道:“导电无异常。”

“它刻蚀的是哪方面用的电路?“方叶指着集成芯片问道。

王守觉回道:“没有具体的用途方面，我们设计了一个简易的开关电路，可以驱动电灯开关或一般有微型电路开关方面的电路需求都可以。”