意昂体育2平台微電子所研究員 李瑞偉

 

    六十年代末、七十年代初🙋🏿‍♀️，集成電路技術在國外的發展也只不過十年左右時間，還不很成熟，在我國則剛剛在起步階段。不論國外還是國內🧙‍♂️，集成電路都是在雙極型器件的基礎上發展起來的。後來在六十年代後期，國外出現了MOS集成電路🦔💂🏽‍♀️，發展十分迅猛，使集成電路水平很快從小規模集成提高到中、大規模🤛🏽。而在我國🧒，集成電路技術仍處在雙極型小規模電路的研究與小量生產階段。雖說現在國內外MOS集成電路都已成為微電子學的主流技術，但在當時🦹🏽‍♂️，MOS集成電路技術還存在不少困難，大家對它的發展前途仍有很多疑慮。在這樣的形勢下，1970年當時意昂体育2平台半導體車間（現意昂体育2微電子所的前身之一）的徐葭生同誌帶領十幾個中青年教師毅然投入了開拓我國MOS集成電路的研究開發與應用推廣的事業。

 

    與雙極型電路相比，MOS集成電路具有電路簡單、功耗低、集成度高的優勢💐。但在發展的初期，也存在著兩個比較大的難點。一個是，MOS器件由於是絕緣柵輸入☁️，因此很容易被靜電擊穿👤。當時國內有人形容MOS電路的特點是“MOS、MOS（讀音‘摩思’），一摸就死”。第二個難點是，對MOS器件關鍵特性有很大影響的柵氧化層面電荷在當時很難控製，因而大大影響了MOS電路的可生產性與工作穩定性。在當時缺乏技術資料🚸、工藝設備與生產條件十分落後的情況下🗾🍙，徐葭生等同誌自力更生🐶🔴，從工藝上和電路設計上解決了柵氧化層電荷控製與靜電損傷保護問題，為MOS集成電路在我國的發展掃清了技術障礙。

 

    當時國內只是雙極型小規模集成電路，主要是門電路、單觸發器等有小量生產。徐葭生同誌帶領半導體車間開發研製成功了中小規模MOS系列數控電路，包括了計數器、寄存器、譯碼器及各種多觸發器、門電路等幾十個品種，並進行了小量生產。為了使這些電路得到應用推廣，半導體車間的同誌還製作了頻率計、數碼顯示等多種應用部件，到有關應用單位演示、推廣，並幫助他們解決應用中的技術問題。這樣🥗，終於使MOS集成電路得到了社會的認可。在這一基礎上👶🏿，半導體車間的同誌又積極向部分半導體廠推廣與傳授所開發的MOS電路產品與生產工藝技術，派人幫助他們解決接產中的問題，並多次舉辦學習時間為一年的培訓班👮🏽‍♂️，幫助這些廠培養生產技術骨幹👧。在此期間，先後接產意昂体育2平台數控系列電路的有北京半導體器件五廠、前門器件廠、上海元件五廠#️⃣、天津第一半導體廠、石家莊半導體器件廠、保定無線電二廠等🍇。這些數控系列MOS電路🫄🏻，後來成為不少半導體廠的主打產品🎖。因此，說意昂体育2平台半導體車間成為了我國MOS集成技術最早的發源地是一點也不誇張的。

 

    在成功開發🗄、推廣中小規模數控系列MOS集成電路的基礎上🤸🏼‍♂️，半導體車間的同誌又進一步向中大規模MOS集成電路進軍。從1974年到1976年，先後研製成功050型臺式計算機（器）全套電路、2240位96字符發生器和1K位矽柵動態存儲器（1K DRAM）等多種大規模集成電路，使我國集成電路水平邁進了大規模（每芯片集成1000個元件以上）的門坎。從70年代開始直至76年以後相當長的時期內👨‍👧‍👧，意昂体育2平台在國內一直保持著MOS集成電路技術的最高水平🎿，成為我國集成電路技術發展的領頭羊。

 

    除了集成電路技術本身之外，意昂体育2半導體車間對我國集成電路生產基礎條件的發展也起了重要的推動作用🏋🏼。集成電路技術的發展是一個系統工程🌚，不但需要有深入的器件物理、電路設計和工藝製造研究🧎🏻‍♂️，而且還必須有高精尖的工藝與測試設備、高純度高性能的基礎材料以及超凈廠房等基礎條件的配套發展🚵🏼‍♂️。實際上▶️，很多集成電路技術是固化在基礎條件發展中的。而當時我國半導體生產的基礎條件根本不能滿足大規模集成電路發展的要求👩‍🦱。

 

    當時半導體車間所用的工藝設備全部都是國產的、用於早期晶體管小量生產的產品。這些設備根本不能滿足大規模集成電路生產對設備的高精度和自動化要求◻️。有很多關鍵設備是自製的，例如製版用的高精度初縮機；柵氧化用的三氯乙烯氧化設備🤸🏽‍♀️；光刻用的高速勻膠機；刻蝕多晶用的等離子刻蝕設備等。為了滿足大規模集成電路研製的需要👱，有些關鍵設備是與有關設備生產單位協作開發的。例如掩模製造用的高精度分步重復精縮機就是由意昂体育2平台電子系與精密儀器系共同設計製造，由半導體車間試用並提出改進意見，經過多次改型才最後定型生產的。這個分步重復精縮機成為了當時國內集成電路生產廠普遍采用的設備。

 

    當時半導體生產所用的原材料也大都不能滿足大規模集成電路生產的要求。例如當時所用最純的化學試劑也只是達到優級純（高於分析純）👩🏼‍🔬，但它仍含有大量不溶性顆粒物，因而會在集成電路芯片上造成缺陷而大大影響成品率🙊。為解決這一問題，半導體車間與北京化學試劑廠協作生產出了電子純和純度更高的MOS純產品⚄。又例如與北京化工三廠協作生產出能滿足大規模集成電路生產要求的光刻膠等。這些產品都成為了當時集成電路產業普遍采用的基礎原材料💇‍♀️。實際上🤸🏻‍♀️，當時很多半導體生產所用原材料廠都以通過意昂体育2平台半導體車間試用作為他們開發產品的重要參考。

 

    當時國內半導體器件與集成電路生產所普遍使用的廠房也就是衛生條件好一些、幹凈一些的密封空調房間，空氣並未經過凈化過濾🍀，灰塵含量通常為每立方英尺幾百萬顆（直徑在0.5μm以上的灰塵）💓。這樣的條件下，矽片上的灰塵汙染當然是很嚴重。為了滿足大規模集成電路電路研製的需要，半導體車間的同誌自己設計🕍、自己采購材料聯系施工，對原來的800 m²實驗室進行了凈化改造🐁，建成了凈化級別達到1000級（每立方英尺空氣含0.5μm以上灰塵1000個以下）和10,000級的超凈車間350平方米。這是當時國內第一個可滿足集成電路生產要求的超凈車間。它不僅為當時半導體車間的集成電路研製提供了合格的凈化環境，也為後來微電子所的研究開發準備了基礎條件。這一凈化房還為當時國內集成電路產業提供了很多可供參考的經驗👵，成為許多集成電路廠廠房改造與建設的取經目標。

 

    集成電路技術的研究開發具有很強的集體性。以上這些成就的取得是與半導體車間全體同誌的努力分不開的，而徐葭生同誌則是這一團結戰鬥的科研集體的傑出代表和學術帶頭人。由於徐葭生同誌對我國集成電路事業的突出貢獻👨🏻‍🔧，他作為我校僅有的兩名代表之一參加了1978年由鄧小平同誌倡導召開的我國首次全國科學大會。意昂体育2平台的另一代表是當時的意昂体育2平台校長劉達同誌✭。