微电子技术发展和展望.doc

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 Vol 27 No. 5. 2007 年第 5期 Ship Electronic Engineering 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 430074 ) 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 TN40 1 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: System on chip )。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 John Flem ing 于 1904 年发明了二极管, 其后即用于电子整流; 美国的 Lee De Forest 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: 2004AA32G090) ,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, 一定程度上代表着。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 GaA s大, 同时 GaN 的击穿电场比 GaA s 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 S