四合院：我邊做科研邊吃瓜 第179章 單晶到底怎么造

段工重新接過電話，對高振東笑道：“高主任，別的啥也不說了，又麻煩你一次，你放心，我保證，但凡有你們的石墨構(gòu)件單子，我每次都親自盯緊。”

這倒是個好事，能最大程度的保證單晶爐石墨構(gòu)件的源頭質(zhì)量。

機(jī)要通話的資源還是很寶貴的，事情說完，再次互祝新年之后，掛斷了通話。

對于一些石墨材料制作中的其他問題，碳研院沒問，高振東也是沒法主動說的，一來，也許他們的選擇更優(yōu)，二來，還有個保密規(guī)定在呢，就算是技術(shù)顧問也不能隨便問對方主動給出的信息之外的話題。

看看日歷，還有兩天就要除夕了。

高振東從機(jī)要室出來，沒有回辦公室，而是去了單晶爐試驗室。

這邊的具體事務(wù)，是俞允成在負(fù)責(zé)。

有這位科班出身的人在，高振東也很放心，他領(lǐng)先的是思路和原理，具體細(xì)節(jié)就不見得比俞允成更好了。

俞允成負(fù)責(zé)具體的落地過程，比他更合適。

“高主任，區(qū)熔法具體一點(diǎn)是個什么回事呢？”

聽見高振東這個話，俞允成這個在當(dāng)前已經(jīng)算是硅單晶制作的專業(yè)人士嘴巴張大了，高主任說的這些，相當(dāng)一部分根本沒聽說過，就這一句話，就夠他琢磨好些年的了。

然后高振東就告訴了他為什么一開始不做區(qū)熔法：“但是從這兩個方法來看，適應(yīng)范圍最廣、晶體直徑最容易做大、技術(shù)更簡單的，是直拉法。”

區(qū)熔法則是把硅棒吊起來，把下端燒化，然后往下拉晶。

高振東笑著道：“嗯，俞工，現(xiàn)在情況怎么樣？”

“高主任，從原理上分析，區(qū)熔法比直拉法的材料純度要高，我們?yōu)槭裁床恢苯佑脜^(qū)熔法搞。”

看見高振東過來，俞允成也走了過來，正好他有些積累的問題想問一下：“高主任，過來了？”

說到這里，他順勢提出了自己心中的疑問。

高振東笑著道：“不止我們現(xiàn)在正在做的直拉法和區(qū)熔法，做硅單晶的辦法還有很多，比如基座法、片狀單晶生長、氣相生長、鑄錠法、液相外延等等。”

高振東點(diǎn)點(diǎn)頭：“沒錯，不過這些方法都有這樣那樣的問題，總的來說，電子技術(shù)上用的半導(dǎo)體材料，在我看來，相當(dāng)一段時間內(nèi)最合適的還就是正在搞的直拉法和你說的區(qū)熔法。”

俞允成情緒也很不錯：“還比較順利，正在一項一項的裝，一項一項的調(diào)。”

這個話一開始他是不太好問的，這涉及到原理路線問題了，看見高振東的單晶爐設(shè)計那么完整，一開始問這個話有點(diǎn)全盤推翻的感覺。

俞允成對于區(qū)熔法有所了解，但是對于區(qū)熔法的原理和具體實現(xiàn)方法是不了解的，大概就處于聞名但是但未見面的程度。

俞允成聽見了有些驚訝：“啊，這樣啊，好像是比較難控制。”

簡單來說，直拉法是把硅在鍋里燒化，然后往上拉晶。

不愧是搞這個的，一聽就明白，高振東笑道：“對，這個方法熔化的硅液主要靠表面張力維持不掉落，所以直徑想做大，比直拉法要困難，同時整個拉晶過程的可控性差，容易導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)缺陷。”

高振東干脆把區(qū)熔法的原理向俞允成介紹了一遍。

“有這么多方法？”他樣子有點(diǎn)傻呆呆的。

聽見高振東肯定了自己的想法，俞允成心里很有幾分竊喜。

實際上哪怕到了幾十年后，半導(dǎo)體用硅單晶的生產(chǎn)方法還是以這兩個為主，其中直拉法占了75左右的產(chǎn)量。

俞允成明白了：“嗯，看來選擇技術(shù)路線不能光靠單一指標(biāo)，還是要綜合考慮的。”

高振東笑道：“說對了，對于現(xiàn)在來說，直拉法的缺陷是可以通過設(shè)計手段來彌補(bǔ)或者削弱的，比如增加石英內(nèi)坩堝。而它的好處卻是實實在在的，我們不是搞理論研究，理論研究可以只盯著高處，我們搞的是應(yīng)用研究，還是要看看周圍。”

俞允成更加明白了：“啊，我還奇怪為什么要多此一舉在石墨坩堝內(nèi)再套一層石英坩堝呢，原來是我沒考慮周全。”

高振東道：“對于我們現(xiàn)在的需求來說，區(qū)熔法的好處實際上是用不怎么上的，但是壞處卻是實實在在的存在。而直拉法生產(chǎn)效率高，自動化生產(chǎn)技術(shù)難度低，更容易控制摻雜濃度，更容易制備大直徑單晶，這些可都是我們現(xiàn)在急需的。”

半導(dǎo)體器件用的單晶體，基底的摻雜本來就是常用工序之一，在這一點(diǎn)上，直拉比區(qū)熔可就方便多了。

說完，又補(bǔ)充了一句：“等到直拉的有眉目了，再去搞區(qū)熔，畢竟區(qū)熔也有它的好處。”

俞允成對高振東這堂課心服口服，來這里果然來對了，不但學(xué)到了技術(shù)，還學(xué)會了科研的思想。

所以他對于開口向高振東學(xué)習(xí)，沒有一點(diǎn)不好意思，不趕緊趁高主任有空，多扒拉點(diǎn)東西，那高主任不白來了。

“高主任，在我看來，只要坩堝加熱溫度穩(wěn)定，熱場就是穩(wěn)定的，坩堝的加熱溫度可以靠電源功率控制來完成，而拉晶的提拉旋轉(zhuǎn)和高度可以靠籽晶那頭控制，為什么坩堝這頭還要增加復(fù)雜的坩堝升降和旋轉(zhuǎn)控制呢，這不是大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度嗎。”

高振東聽見這個，明白他是真的深入思考過，對于他提到的各個子系統(tǒng)的功能和在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用都有了較為深入的思考，只是現(xiàn)在還主要靠經(jīng)驗在思考問題，缺乏一定的理論支撐而已。

能清晰的分辨出子系統(tǒng)功能和子系統(tǒng)作用，對于一部分人來說，這已經(jīng)不容易了。

簡單來說，功能，指的是這個子系統(tǒng)能干什么事情。

而作用，則是這個子系統(tǒng)的功能，能為整個系統(tǒng)帶來什么好處或者影響。

前者是因，后者是果。

有時候有的人容易陷入功能崇拜里面去，這個功能越多越好，越復(fù)雜越好，至于能起到什么作用，是不是對系統(tǒng)有利，或者為了這點(diǎn)兒利益付出這么大代價是否值得，沒想過或者沒想好。

高振東前世的導(dǎo)師舉過一個例子，某項目中，為了每幾分鐘在相隔500米的兩地傳輸1k字節(jié)不到的數(shù)據(jù)，設(shè)計單位決定在兩地之間拉一條單模光纖。

然后歷數(shù)他們?yōu)榱诉@條光纖，做了多少考慮，什么地線復(fù)合光纜防雷，光纜鎧裝防物理破壞，深挖深埋防壓

高振東的導(dǎo)師是審項目的，就問了一個問題：“你們難道就不會用VHF數(shù)傳電臺？低速率下可靠性有保證，安裝簡單，無需維護(hù)，通過協(xié)議控制能把數(shù)據(jù)到達(dá)率保證得很好，價格便宜，千把塊錢就能弄一對非常好的。”

對方啞口無言，不過，也許傻的不是設(shè)計單位，而是高振東的導(dǎo)師吧。

所以聽見俞允成問這個問題，高振東還是很高興的，向他仔細(xì)的解釋。

“我增加這個系統(tǒng)，不是為了拉晶的提拉旋轉(zhuǎn)控制的，是為了熱場控制。”

“石墨坩堝旋轉(zhuǎn)，一部分是為了均勻受熱，畢竟再好的控制系統(tǒng)，也不能保證加熱爐中各處的溫度均勻，要注意一個問題，在拉晶過程中，晶體的成型，受熱場的溫度梯度影響非常大。”

“溫度梯度？”

“對，在某個方向上，溫度的變化情況。分徑向溫度梯度和縱向溫度梯度，前者你可以看成是晶體圓截面上的溫度梯度，后者，則是高度方向上的溫度梯度。”

這下子，俞允成有點(diǎn)明白了。

高振東拿過紙筆，給俞允成畫出了拉晶過程中的溫度梯度曲線，詳細(xì)解釋了溫度梯度的來源和影響。

俞允成和周圍在觀看學(xué)習(xí)的科研組員，都覺得打開了一扇新世界的大門，以前的很多相關(guān)經(jīng)驗，都可以在這個里面得到解釋。

最后，高振東總結(jié)道：“徑向溫度梯度，原則上是要越均勻越好的，這就是剛才我說的要把坩堝轉(zhuǎn)起來的部分原因。”

“而坩堝的升降，也是類似。徑向溫度梯度的影響剛才你們都看見了，要高一點(diǎn)，這樣才能及時散掉單晶硅生長的結(jié)晶潛熱，保持界面溫度穩(wěn)定。但是又不能太高，太高了可能產(chǎn)生多晶或者大量結(jié)構(gòu)缺陷。”

見大家都明白這個原理，高振東才說出來增加坩堝升降系統(tǒng)的原因：“而增加溫度梯度最簡單的辦法之一，就是增加坩堝的高度，換言之，調(diào)節(jié)縱向溫度梯度最簡單的手段，就是升降坩堝。當(dāng)然.”

高振東話還沒說完，俞允成已經(jīng)學(xué)會搶答了：“還有就是，可以配合其他控制系統(tǒng)一起，調(diào)節(jié)爐溫、改善結(jié)晶條件和環(huán)境、調(diào)整結(jié)晶狀態(tài)？”

高振東笑著道：“對！”

這一番話下來，其實已經(jīng)把單晶結(jié)晶的核心控制條件講了個明明白白，在座的人，日后不說做個單晶爐吧，但是修個單晶爐可能還是有思路的。

至于俞允成這種本來就是大牛的人，更是獲益良多。

(本章完)