電的旅程 ( 180 )

「第十三章：電晶體的誕生」

＜蕭克萊最後的微笑 ( 6 )＞……續上

提爾所用的技術叫「拉晶法」。被「拉」出來的鍺或矽材料是圓柱形的，柱中所有原子都排列成完美的單晶，沒有任何晶界。拉晶過程完成後，再將單晶的圓柱切片打磨，一片片圓形的「晶圓」（wafer）可以用來製造電晶體。這個材料技術極為重要。用現代技術拉出的單晶矽圓柱，直徑可超過30公分。

除了拉單晶技術外，1950年貝爾實驗室還發展了另一項重要的材料技術，稱作「區域精煉」（zone refining），可以把鍺中的雜質減少到100億分之一以下，不可思議！發明人名叫范威廉（William Pfann），他中學畢業後就到貝爾實驗室工作，開始時專門為大家傳送郵件，後來在實驗室做初級助手，晚上去讀夜校繼續進修。范威廉手很巧，善於解決實際問題。在點觸電晶體發明後，范威廉負責發展一個把電晶體封裝的辦法，就是後來大家熟悉的小金屬罐及細金線與晶片焊結技術。不過，區域精煉技術更是重要。范威廉的技術成果完全是世界一流大師的作品，可見當時貝爾實驗室人才輩出，臥虎藏龍。

有了拉單晶技術，半導體結構達到完善。區域精煉技術更把半導體中的不良雜質減少到了極低的程度，從此電晶體生產過程中可以更有效的控制各種變數，良率不斷提高。在拉單晶的過程中，有機會向鍺或矽溶液多次添加所需的雜質，因而可有效控制在單晶圓柱的橫切面，形成均勻的p-n接面。再進一步也可形成p-n-p或n-p-n式的三明治式接面電晶體，中間一層的厚度可由單晶向上拉的速度精確控制。……(待續)