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1、微电子技术发展和展望本文由huruiquan贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。总第161期舰船电子工程Vol27No.5. 2007年第5期ShipElectronicEngineering 7 微电子技术发展和展望晏伯武1),2)张兆春1)(黄石理工学院计算机学院1) 黄石 435003) (华中科技大学电子科学与技术系2) 武汉 43007
2、4)摘 要综述微电子技术的历史发展和重要地位,重点介绍其新材料和制备工艺的进展,新材料方面主要介绍几种重要的化合物半导体,并对其发展问题和前景进行展望。关键词 微电子;砷化稼;集成电路;纳米技术中图分类号 TN401 引言微电子学是研究在固体(主要是半导体)材料上构成的微小型化电路、子系统及系统的电子学分支,是一门主要研究电子或离子在固体材料中的运动及应用,并利用它实现信号处理功能的科学。而现代微电子技术为微电子学在现代技术中的应用,它是以电子学、物理学、、化学机械加工等一系列领域的高科技成果为基础而发展起来的,反过来又为电子学、物理学、、化学机械加工
3、等一系列领域服务的高新技术。现代微电子技术的特征是使电子器件微小型化,其核心是集成电路(IC)和系统集成(SOC:Systemonchip)。开关系统中。在电路和集成方面,于1952年,英国科学家达默提出能否将晶体管等元件不通过连线直接集成在一起而构成有特定功能的电路。1959年,德州仪器公司宣布研制成功集成电路。同年,美国著名的仙童子公司将一整套制造微型晶体管的“平面工艺”移到集成电路的制作中,很快集成电路由实验室实验阶段转到工业生产阶段。1962年MOS场效应管试制成功,1964年成功制出PMOS集成电路。比较于分立元件的电路,集成电路的体积重量大大
4、减小,同时,功耗小、更可靠,更适合于大量生产。随着集成电路集成度的不断提高,起源于19世纪末的微电子技术,在20世纪得到迅速发展。至今集成电路的集成度已提高了500万倍,特征尺2 微电子技术的历史和地位现代微电子技术的发展至今为止印证了“摩尔定律”的描述,即单个芯片上的器件数每18个月增长1倍,DRAM储存量每3年提高到原来的4倍,其发展历程如下。英国科学家JohnFleming于1904年发明了二极管,其后即用于电子整流;美国的LeeDeForest于1906年发明了三极管并申请了专利;第一个晶体管于1947年在贝尔实验室诞生,比较于电子管,晶体管有体
5、积小、能耗低、寿命长和更可靠等优点;而实用的晶体管于1954年开发成功,并首先应用在电子3寸缩小了200倍,单个器件成本下降了100万倍,单片集成度达到数亿个晶体管。图1 国内外IC特征尺寸的研究水平现阶段,我国的微电子集成电路芯片制造主流技术为0.18微米、最先进水平为90纳米;而特征尺寸的研究水平则如图1所示,特征尺寸研究总体水平落后一、二[1]年,并预计到2010年在技术上基本与世界同步。在微电子理论方面,二十世纪二十年代理论物理学3收稿日期:2007年1月29日,修回日期:2007年4月10日基金项目:“863”计划项目(编号:2004AA32G
6、090),湖北省教育厅科研项目(编号:B200530002)。作者简介:晏伯武,男,硕士,副教授,研究方向:微电子学、计算机应用等。8晏伯武等:微电子技术发展和展望 总第161期家建立了量子物理,1928年普郎克应用量子力学的提出,这些为飞速发展的微电子技术的发展提供[2]了理论基础。微电子技术在现代社会的发展中具有重要的地位,集成电路和软件是信息社会经济发展的基石和核心,而微电子技术作为高新技术的重要组成部分,是电子信息技术的核心和基础。同经济发展密不可分,深入到人们生活的每个角落。在国防安全方面也扮演着不可替代的重要角色,一定程
7、度上代表着国家的科技、工业和教育的水平。如果说,现代经济起飞的发动机是计算机,那么其燃料就是凝结微电子技术而高度发展的集成电路。子饱和速度和尖峰速度均比GaAs大,同时GaN的击穿电场比GaAs的大一个数量级,还有热导率高等特点,故在高频和高温器件的研制方面倍受到青睐。这些特性也决定GaN材料适合在微波功率器件中作沟道材料,广泛应用于光电子和微电子器件[6]领域。在其制备方面,由于GaN大尺寸体单晶生长极为困难,现在所有成熟的器件都是以蓝宝石或SiC异质衬底为基础的,因为Si成熟的技术和便宜的价格,Si衬底GaN基材料及器件的研制将进一步促进GaN基器件
8、与传统器件工艺的集成,[7]因而具有很高的研究价值。其它几种新的化合物半导体材料
