浅谈半导体器件的发展历程与趋势

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1、浅谈半导体器件的发展历程与趋势1839年，法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后來人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电阻率与所加电场的方向有关，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电阻率减小，这就是半导体的光电导效应，它是半导体的第四个特性。虽然半导体的发展看似顺利，但从1833年半导体现象被发现后的一百多年的时间里，半导体在电子学

2、领域里却几乎是默默无闻的。半导体在电子学领域中地位的转折点出现在20世纪中叶。1947年12月23H,第一块具体管在贝尔实验室诞生，从此人类进入了飞速发展的电子时代。1952年,Ebers提出可控硅器件(Thyristor)基本模型。1954年，贝尔实验室的阙平(Chapin)等人发表PN结硅太阳能电池(Solarcell)o1957年，Kroemer提出异质结双极型晶体管(HBT),这种器件具有更快的速度。1958年，FI本的江畸(Esaki)发现重掺杂PN结具有负阻效应，他因此项贡献而获得1973年度的诺贝尔物

3、理奖。1958年至1959年，德州仪器公司的Kilby和仙童半导体公司的Noyce分别单独发明了在错和硅衬底上集成数个品体管和电阻、电容的集成电路(Integratedcircuit)o从此开创了称为微电子技术发展进步和广泛深入应用的新纪元，即微电子革命。基尔比因此项贡献获得2000年的诺贝尔物理奖，诺宜斯可惜己经谢世而无法分享此项殊荣。1960年，由于表态问题得到了有限控制，贝尔实验室的Kahng和Atalla成功地研制出第一只实用型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFETo1962年，Hall等人研制成功第一个

4、半导体激光二极管。1963年，Kroemer等人发表异质结半导体激光二极管。1963年，Gunn提出转移电子二极管，被称为耿氏隧道二极管。1963年，贝尔实验室的Wanlass和萨支唐，发明互补式金属氧化物半导体场效应晶体管(CMOS)器件。1965年，Johnston等人发明碰撞电离雪崩渡越时间二极管。1965年，摩尔为纪念《电子学》杂志创刊35周年，发表了集成电路上晶体管数目每18个月至24个月翻一番的规律，人称摩尔定律。1966年，Mead发明金属半导体场效应晶体管MESFET,它是单片微波集成电路的关键器件

5、。1966年，IBM公司的RobertH.Dennard发明动态随机存储器DRAM,它是一种挥发性半导体存储器(Volatilesemiconductormemory,VSM),已广泛应用于当今计算机领域。1967年，贝尔实验室的Kahng和施敏(S・M.Sze)发明非挥发性半导体存储器(Nonvolatilesemiconductormemory,NVSM)o1970年，Boyle和Smith发明电荷耦合器(CCD)。1970年，英特尔的FedericoFaggin,TedHoff和StanMazor发明第一个微

6、处理器4004o1980年，Minura等人发明调制掺杂场效应晶体管MODFET,这种器件将成为速度更快的场效应晶体管。1980年，K.V.Klitzing从MOSFET结构中发现量子霍尔效应并开发出测定物理常数的新技术，获得了1985年的诺贝尔物理学奖。1994年，Yano等人发明室温下工作的单电子存储器⑸ngle-electronmemorycell,SEMC)。1998年，IBM公司与日木NEC公司合作，采用原子力显微镜(AFM)技术研制成功碳纳米管晶体管(Carbonnanotubetransistor,C

7、NT)o1998年，普林斯顿大学研制成功室温下工作的硅基单电子量子点具体管。2004年。杨福良等人研制成功删长为5nm的纳米线FinFET器件。今天，集成电路已覆盖信息、通讯、运输、军事、太空以及消费性电子等人类生活的全领域。半导体产品充斥于人们周围，成为生活中不可或缺的一部分。在晶体管技术日新月异的60年里，有太多的技术发明与突破，也有太多为之作出重要贡献的伟人们，更有半导体产业分分合合、聚聚散散的恩怨情仇。下血叙述简要一下未来10年半导体产业四大趋势。第一大趋势：30年河“西”，30年河“东”。回望晶体管诞生这

8、60年，我们可以明显看到半导体产业明显向东方迁移的趋势，特别是从80年代末开始。1987年台积电这个纯晶圆代工厂的成立，宣告着半导体制造业开始从西方向东方迁移；90年代初，三星成为全球最大的DRAM厂商,随后，再成为全球闪存的最大厂商；90年代中，台湾智原、联发科、联咏等一批IC公司从联电分离出来，吹响了东方IC公司挑战西方IC公司的号角；进入21世纪，中芯