一个月后,启航工业园。
启航半导体生产区域二号厂房。
林淑仪站在一台刚改造完成的设备前,这是启航自主设计制造的离子注入机。
整台设备高3.5米,占地面积12平方米,由二十三个模块组装而成。
离子源腔体、加速管、偏转磁铁、靶室,每一个部件都是启航的工程师们用天工系列机床加工出来的。
“林总,真空系统测试完成。”一个工程师跑过来报告。
“极限真空度达到了8×10的负7次方帕,符合设计要求。”
“好!”林淑仪满意的点了点头。
“通知倪总,可以做第一次离子束引出实验了。”
倪光楠很快赶到现场。
他围着这台设备转了一圈,眼神里满是欣慰。
“淑仪,你们干得漂亮。”
“都是韩总设计得好。”林淑仪说。
“倪总,您看这个离子源,虽然结构简单,但每个细节都考虑得很周到。”
“比如这个钨丝加热系统,用的是分段加热,可以精确控制温度分布,保证硼源均匀蒸发。”
“再比如这个引出电极,表面做了特殊处理,防止二次电子发射干扰离子束。”
倪光楠点头。
韩总的设计,永远是最优解。
不追求高大上,只追求能用、好用、稳定。
“开始实验。”倪光楠下令。
工程师们各就各位。
控制室里,一名操作员按下启动按钮。
离子源腔体内,钨丝开始加热,温度迅速上升到1800摄氏度。
固态硼源在高温下蒸发,硼原子弥散在腔体内。
引出电极施加高压,电场将硼原子电离成带正电的硼离子。
离子束在电场的作用下,从离子源中引出,进入加速管。
加速管两端施加50千伏高压,离子束在强电场中加速,能量迅速提升。
然后进入偏转磁铁,磁场将离子束按照设定的角度偏转,最终打在靶室的法拉第筒上。
法拉第筒连接着电流表,可以实时测量离子束流强度。
控制室里,所有人都屏住呼吸,盯着那块电流表。
指针开始摆动。
0.1微安。
0.5微安。
1.2微安。
离子束成功引出,而且束流强度稳定在1.2微安,完全满足IGBT制造的要求。
倪光楠和林淑仪的眼眶有些湿润。
这台设备从设计到制造,只用了一个月时间。
一个月!
国外那些设备巨头,开发一台离子注入机要两年起步。
启航用四周就做出来了。
这不是奇迹,这是韩栋的思路和超算的计算,以及精密机床的加工,拼出来的成果。
“倪总,离子束引出只是第一步,接下来还要测试注入精度、均匀性、重复性。”
“而且这只是低能离子束,能量只有50keV。IGBT制造需要的是高能离子束,能量要达到150keV甚至更高。”
倪光楠点头。
“一步一步来,先把低能离子束的工艺参数摸透,然后再升级到高能。”
“对了,韩总那边有消息吗?”
“有。”林淑仪拿出一份传真。
“韩总说仿真软件的物理模型已经验证完成,现在在做数值求解器的优化。
预计下周就能跑第一个完整的IGBT仿真算例。”
倪光楠眼睛一亮。
“这么快?”
“韩总说超算中心扩容后,算力提升了一倍。
原本需要四个小时的计算,现在两个小时就能搞定。”
“而且林教授的团队很给力,物理模型的精度控制得非常好,仿真结果和理论推导的误差不到3%。”
倪光楠长出一口气。
双线并行的策略,看来是对的。
设备这边稳步推进,仿真那边也有了突破。
只要两条线能在预定时间内汇合,IGBT样片就有希望做出来。
“通知下去。”倪光楠说。
“今晚加班,把离子注入机的所有参数测试完,明天开始做第一批硅片的注入实验。”
“是!”
……
启航大厦27层,信息仿真中心。
陆佳杰盯着屏幕上刚跑出来的仿真结果,整个人都呆住了。
屏幕上显示的是一个IGBT芯片的三维电场分布图。
红色代表高电场区域,蓝色代表低电场区域。
在传统的平面栅IGBT中,电场分布是极不均匀的,在栅极边缘有明显的红色尖峰。
但在韩栋设计的沟槽栅加场截止结构中,电场分布均匀得像是用尺子画出来的。
没有尖峰,没有畸变,整个漂移区的电场强度几乎是一条水平线。
“这……这怎么可能?”陆佳杰喃喃自语。
林教授凑过来,看了一眼屏幕,瞳孔骤然收缩。
“佳杰,把电压加到3300V,看看会不会击穿。”
陆佳杰手指颤抖着,修改了输入参数,重新提交计算任务。
两个小时后,结果出来了。
击穿电压:3680V。
远高于设计目标的3300V。
而且导通压降只有1.6V,比韩栋预期的1.8V还要低。
“这个结构……”林教授的声音在发抖。
“已经达到了理论极限。”
陆佳杰猛地站起来,冲到白板前,飞快地写下一行行数据。
“林教授,您看。
按照这个仿真结果,如果把芯片面积做到1平方厘米,通流能力可以达到600安培。”
“600安培!”林教授倒吸一口凉气。
“这比西门子的GTO还要高50%。”
“而且开关速度更快,损耗更低,可靠性更高。”陆佳杰激动的无以复加。
“林教授,如果这个结果是真的,那启航的IGBT不只是能用,而是世界第一!”
林教授深吸一口气,强迫自己冷静下来。
“佳杰,仿真结果再好也只是理论,真正的器件能不能做出来,还要看工艺。”
“我知道。”陆佳杰点头。
“但至少这个结果证明了韩总的设计思路是对的。”
“接下来要做的,就是把这个仿真结果转化为工艺参数。”
林教授拿起电话,拨通了韩栋的号码。
“韩总,我是老林,仿真结果出来了,超出预期。”
电话那头,韩栋满意的笑了。
“数据发给我看一下。”
林教授挂断电话,让陆佳杰把仿真结果整理成报告,通过内部网络发给韩栋。
十分钟后,韩栋的电话打了过来。
“林教授,仿真做得很好,但有一个地方需要修正。”
“您说。”
“场截止层的掺杂浓度,你们设置的是5×10的19次方每立方厘米。
这个浓度太高,会导致漏电流增大。”
“建议降到3×10的19次方,然后重新跑一遍仿真,看看击穿电压和漏电流的平衡点在哪里。”
林教授一愣,随即恍然大悟。
他们只关注了击穿电压和导通压降,却忽略了漏电流这个关键指标。
漏电流太大,器件的静态功耗就会很高,影响整体效率。
“明白了,韩总!我们马上修正!”