简述摩尔定律的内涵,半导体工艺和mos管栅电极发展

戈登·摩尔在1965年说:“成本最低的元件的复杂性在以大致每年翻一番的速度递增。可以预见这一速度在短期内肯定还会继续下去,甚至会以更快的速度增长。虽然从长期来看增长速度还不能完全确定,但我们有理由认为至少在最近的10年内它会保持这种几乎不变的增长态势。这就意味着到1975年,成本最低的每个集成电路中元件的数目将达到65000个。”(参见《数字集成电路设计》)

当摩尔在1965年提出这个定律的时候,他一定没有想到他当时所提出的摩尔定律到五十多年后的今天依然成立,并且越来越被世人所了解。

让我们对摩尔定律进一步的阐释和理解:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。

这一定律揭示了信息技术进步的速度。尽管这种趋势已经持续了超过半个世纪,摩尔定律仍被认为是观测或推测,而不是一个物理或自然法。预计定律将持续到至少2025年。

我们可以以摩尔定律的出现为转折点,从那时起,半导体的工艺的进步和发展走上了快车道。半导体器件和工艺的发展日新月异。随着摩尔定律的发展,芯片的尺寸越来越小,晶体管的尺寸越来越小。所以和晶体管尺寸所匹配的半导体加工工艺也随之不断的变化。反过来也可以说正是加工工艺的进步,推动了摩尔定律的发展和晶体管尺寸的缩小。

我们以半导体晶体管的电极(MOSFET栅电极)制作的工艺为例,来展示随着摩尔定律发展,半导体工艺的变化和进展。最早的MOSFET的栅电极所用的材料是金属铝,随着mos管电极尺寸的缩小,和sio2化学气象沉积技术的进步。渐渐的科学家发现用多晶硅制作的栅电极具有很多很好的特性。多晶硅制作电极的原理是:重掺杂下的多晶硅和半导体之间会形成欧姆接触进行导电。

多晶硅的优秀的特性如下:

• 多晶硅作为一种半导体材料,它的一些价带的性质,比如说费米能级和功函数很容易通过掺杂的手段进行改变。而金属材料的功函数却不那么容易改变。

• 二氧化硅和硅的晶胞都是金刚石结构,晶向相同。所以二氧化硅和硅接触时接触面的缺陷相对而言是比较少的。

• 多晶硅的熔点比较高。

随着摩尔定律的发展,晶体管的尺寸逐渐的缩小。而本来十分热门而且具有很多的优越性的多晶硅逐渐显露出来了它的缺点。

在集成电路进入深亚微米工艺后,出现了与多晶硅栅和薄栅氧化物有关的诸多问题,,如栅耗尽、 高阻栅、 沟道区内的硼渗透、栅氧化隧道漏泄等等,很有必要采用金属栅和高k栅材料。

为了使得集成电路的性能进一步的提高,用金属做的电极又重新回到了半导体工艺的舞台上。我们使用了一些融点比较高的金属材料如:钨(Tungsten)、钛(Titanium)、钴(Cobalt)或是镍(Nickel)被用来和多晶硅制成合金。这类混合材料通常称为金属硅化物(silicide)。

合金电极有着一些优势:多晶硅导电性是不如金属的,这限制了信号传递的速度。加上了金属硅化物的多晶硅栅极有著比较好的导电特性,而且又能够耐受高温制程。此外因为金属硅化物的位置是在栅极表面,离通道区较远,所以也不会对MOSFET的临界电压造成太大影响。

随着半导体工艺的进步和发展,相信会导致摩尔定律进一步的延续。将集成电路的面积减小,功耗降低,成本下降。使得电子产品和设备越来越先进离不开我们的努力。

参考文献:

• https://www.baidu.com/s?tn=80035161_2_dg&wd=%E6%81%8B%E6%83%85%E8%AF%97

• 半导体材料    荣荧

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 199,440评论 5 467
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 83,814评论 2 376
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 146,427评论 0 330
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 53,710评论 1 270
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,625评论 5 359
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,014评论 1 275
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,511评论 3 390
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,162评论 0 254
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,311评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,262评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,278评论 1 328
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,989评论 3 316
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,583评论 3 303
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,664评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,904评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,274评论 2 345
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 41,856评论 2 339

推荐阅读更多精彩内容