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1、微电子技术的进展与挑战本文由woaixi27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。科技前沿与学术评论一项伟大的发明诞生在1947年12月23日.这一天Bell实验室科学家J.Bardeen和W.Brattanin在实验中观测到点接触型锗晶体管功率放大现象,标志着人类首次成功地发明了一种新型的固体电子器件.仅仅一个月后,1948年1月,该研究组组长W.Schokley就提出了结型晶体管理论—PN结理论.1951年锗结型晶体管研制成功.从此拉开了人类
2、社会步入电子时代的序幕,从而开创了微电子技术发展进步的历程.为表彰三位科学家的重大贡献,他们共同获得1956年诺贝尔物理学奖.今天,事实雄辩地表明,微电子技术的加速发展对人类的生产方式和生活模式产生了并将继续产生深刻的影响.微电子技术所引起的世界性的技术革命比历史上任何一次技术革命对社会经济,政治,国防,文化等领域产生的冲击都更为巨大.据预计,2000年信息技术产品市场将达到9000亿美元,电子信息产业将成为世界第一大产业,人类社会将进入信息化世纪.微电子技术是信息社会的核心技术,正以其巨大的动
3、力推动人类社会的更大进步.1微电子技术的重大技术突破与1.1重大技术突破50年来,微电子技术迅速发展的历程中,实现了几次重大的技术突破,从而加速了微电子技术的高速发展.1.1.1从真空到固体20世纪初(1905年)世界上第一个真空电子管的发明,标志着人类社会进入了电子化时代,电子技术实现了第一次重大技术突破.这是控制电子在真空中的运动规律和特性而产生的技术成果.从此产生了无线电通信,雷达,导航,广3国防预研和国家自然科学基金项目.卷4期211994-2009ChinaAcademicJourna
4、lElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.微电子技术的进展与挑战3教授,博导林鸿溢(北京理工大学电子工程系,北京100081)教授李映雪(北京大学微电子研究所,北京100871)摘:微电子技术自巴丁,要布拉顿和肖克莱发明晶体管至今,经历了半个世纪的发展,已经取得巨大进步,成为人类社会众多领域的关键技术,从而有力地推动,并将继续推动着人类社会全面进入信息时代.关键词:微电子技术集成电路纳米电子学微机电系统单芯片系统集成度的提高播,电视和各种真空管电子
5、仪器及系统.经过第二次世界大战后,人们发现真空管还存在许多问题,如仪器设备的体积大,重量大,耗电大,可靠性和寿命受限制等.因此,研究新型电子管的迫切需求被提出来了.1947年美国贝尔实验室两位科学家J.Bardeen和W.Brattain在作锗表面实验过程中发明了世界上第一个点接触型锗晶体管.一个月后被誉为电子时代先驱的科学家W.Schokley发表了晶体管的理论基础—PN理论.此后,结型晶体管研制成功,晶体管进入实用阶段.晶体管的发明为微电子技术揭开了序幕,也是电子技术的第二次重大技术突破.为
6、表彰三位科学家的重大贡献,他们共同获得1956年诺贝尔物理学奖.1.1.2从锗到硅晶体管发展初期是利用锗单晶材料进行研制的.实验发现,用锗单晶制作的晶体管漏电流大,工作电压低,表面性能不稳定,随温度的升高,性能下降,可靠性和寿命不佳.科学的道路是没有尽头的,科学家通过大量的实验分析,发现半导体硅比锗有更多的优点.在锗晶体管中所表现出来的缺点,利用硅单晶材料将会产生不同程度的改进,硅晶体管的性能有大的提高.特别是硅表面可以形成稳定性好,结构致密,电学性能好的二氧化硅保护层.这不仅使硅晶体管比锗晶体
7、管更加稳定,性能更加好,而且更重要的是在技术上大大前进一步,即发明了晶体管平面工艺,为50年代末集成电路的问世准备了可靠的基础,这正是微电子技术的第二次重大技术突破,也是电子技术的第三次重大技术突破.1.1.3从小规模到大规模微电子技术发展过程中最令人惊奇的是从1958年到1987年20年间集成电路的集成度从10个元件的数量级提高到10万个元件,是微电子技术的第三次重大技术突破,也是电子技术的第四次重大技术突破.今天,集成度已进一步31http://www.cnki.net科技前沿与学术评论提高
8、到1000万个元件,更是令人兴奋不已!事实上,1988年,美国国际商用机器公司(IBM)已研制成功存储容量达64兆位的动态随机存取存储器芯片,集成电路的条宽只有0.35微米.目前已经做到0.25微米的批量生产,并向0.1微米和更小的尺寸进军.空间尺度在0.1～100nm定义为纳米空间[1～8],在纳米空间电子的波动性质将以明显的优势显示出来.微电子技术将面临挑战,于是纳米电子技术应运而生.我们看到微电子学向纳米电子学发展的必然趋势[9].1.1.4从成群电子到单个电子微电子技术面临挑战,但科学家
