Микроэлектроника / Semiconducting Materials(Перевод)

Полупроведение Материалов

Разработка Продвижения(Прогресса)

(I) В микроэлектронике, устойчивое сокращение 1С размеры особенности, сопровождаемые высоким текущим удельным весом и увеличивающимися требованиями электрической работы(выполнения), сосредоточили внимание технологов на более новых материалах, которые показывают характеристики типа низкого сопротивления контакта, уменьшил уязвимость до electromigration, и processibility в низких температурах.

За эти годы, размер устройства был уменьшен чрезвычайно. \ Усовершенствования, доступные в технологиях материалов позволили интеграцию все более устройств на том же самом чипе, заканчивающемся увеличенной областью. Согласно теории вычисления, меньшие измерения транзистора МОП - структуры должны увеличить его скорость. Это должно пропорционально увеличить скорость кругооборота. Действительно, для меньших кругооборотов это действительно случается. Однако, для больших кругооборотов, задержки времени, связанные со взаимосвязями могут играть существенную роль в определении работы(выполнения) кругооборота.

Поскольку минимальный размер особенности сделан меньшим, область взаимной(грубой) секции взаимосвязи также уменьшает. В то же самое время более высокая интеграция level10 позволяет области чипа увеличиваться, причиняя длины взаимосвязей увеличиться. Результирующее влияние этого "вычисления взаимосвязей" отражено в заметную ёМКОСТНО-РЕЗИСТИВНУЮ задержку времени. Для очень большого чипа с чрезвычайно маленькими конфигурациями, задержка времени, связанная со взаимосвязями могла стать заметной частью полной задержки времени, и следовательно работа(выполнение) кругооборота больше не могла быть решена работой(выполнением) устройства.

Таким образом, поскольку область чипа увеличена, и другие связанные с устройством измерения уменьшены, задержка времени взаимосвязи становится существенной по сравнению с временем устройства, задерживаются, и доминирует над работой(выполнением) чипа. Они - доминирующие факторы, ограничивающие устройство, исполняют-

ance.

Работа(Выполнение) - очевидная цель VLSI; надежность - более тонкая. Поэтому, новые материалы требуются для VLSI взаимосвязей.

Проект любой машины(механизма) или устройства всегда ограничивался доступными материалами. Рассматриваемая проблема состояла в том, что материалы могли быть разработаны(предназначены) и скроены для любых новых структур.

Полупроводники используются в широком разнообразии устройств твердого тела, включая транзисторы, интегральные схемы, диоды, фотодиоды и испускающие свет диоды.

Несколько элементов в и вокруг группы, которую IV из Периодического Стола(Таблицы) показывают свойственным свойствам полупроводника, но их Германий и Сицзян (и до меньшей степени Se) один, показали химические и электрические свойства, подходящие для электронных устройств, работающих около температуры комнаты(места).

Германий и кремний были первыми материалами полупроводника в общем(обычном) использовании.

Большой вклад в изучение физики полупроводника был сделан видным советским ученым А. F. Yoffe. Было в 1930 когда Академик А.ф. Yoffe и его сотрудники начал систематическое исследование в области(поле) полупроводников.

Теория распространения исправления на границе этих двух полупроводников была разработана B. Я. Давидов, советский физик, в 1938. Экспериментальная поддержка его теории имела большое значение в исследовании(расследовании) процессов, встречающихся в p-n соединениях(переходах), мне

Прямо после (как раз после) Вторая Мировая Война, физики Джон Бардин, Уолтер Браттэйн и Уильям Шоклей, и много других ученых, превращенный(направленный) полный рабочий день к исследованию полупроводника. Исследование было сосредоточено на двух самых простых полупроводниках - германии и кремнии.

Рассматриваемые эксперименты вели к новым теориям. Например, Уильям Шоклей предложил идею для усилителя полупроводника, который критически проверит теорию. Фактическое устройство имело гораздо меньше увеличения чем предсказанный. Джон Бардин предложил теорию пересмотра, которая объяснит, почему устройство не работало бы и почему предыдущие эксперименты не были точно предсказаны в соответствии с старшими теориями. В новых экспериментах, разработанных(предназначенных), чтобы проверить новую теорию они обнаружили полностью новое физическое явление - эффект транзистора. В 1948, W Лей удара патентовал транзистор соединения(перехода). Транзисторы соединения(перехода) - по существу

устройства твердого тела, имеющие три слоя поочередно отрицательного или положительного материала полупроводника типа.

Ранняя история современной технологии полупроводника может быть прослежена до декабря 1947 когда J. Бардин и W. Браттэйн наблюдал(соблюдал) действие транзистора через контакты пункта(точки), прикладные к многопрозрачному германию. Германий стал материалом в общем(обычном) использовании. Это было понято, что действие транзистора произошло в пределах единственного(отдельного) зерна многопрозрачного материала.

G. Чирок первоначально признал огромную важность единственных-кристаллических материалов полупроводника так же как для того, чтобы обеспечить физическую реализацию транзистора соединения(перехода). Г. Чирок рассуждал в 1949, что безудержные сопротивления многопрозрачного германия и электронные западни затронут действия транзистора безудержными способами. Дополнительно, он рассуждал, что многопрозрачный материал обеспечит непоследовательные(противоречивые) плоды(урожаи) изделия и таким образом будет дорогостоящий. Он был первый, чтобы определить химическую чистоту, высокая степень(градус) кристаллического совершенствования и однородности структуры так же как управлял химическим составом (я. e. даритель(донор) или акцепторная концентрация) единственного-кристаллического материала как существенный фонд(основа) для изделий полупроводника.

Следующее десятилетие засвидетельствовало "универсальный" материал полупроводника, кремний. Кремний постепенно gained38 одобряет по германию как "универсальный" материал полупроводника. '

Кремний к революции электроники, какой сталь была к индустриальной революции.

(II) Кремний был основой (основа) промышленности полупроводника начиная с начала коммерческих транзисторов и других устройств твердого тела.

Доминирующая роль кремния как материал для микроэлектронных кругооборотов является относящейся в значительной степени к свойствам его окиси.

Кремниевый диоксид - ясный стакан(стекло) со смягчающимся пунктом(точкой) выше чем 1 400 степеней(градусов) C. Если вафля кремния нагрета в атмосфере кислорода или водного пара, фильм кремниевых окисных форм на его поверхности. Фильм, который рассматривают(считают) тверд(труден) и длителен и придерживается хорошо. Это делает превосходный изолятор. Кремниевый диоксид особенно важен в изготовлении интегральных схем, потому что это может действовать как маска для отборного введения допантов.

Больший промежуток полосы(оркестра) кремния разрешал действие устройства в более высоких температурах (важный для устройств власти(мощи)), и тепловое окисление кремния произвело нерастворимую в воде устойчивую окись (по сравнению с окисью германия) подходящий для того, чтобы передать p-n соединения(переходы), служа "непроницаемой маской распространения" для общих(обычных) допантов, и как покрытие изолятора для сверхслоев проводника.

Подарок(Настоящее) концентрации кислорода влияет на многие кремниевые свойства вафли, типа силы вафли, сопротивление тепловому деформированию (скачок), целой жизни курьера(транспорта) меньшинства и неустойчивости в удельном сопротивлении.

Присутствие кислорода вносит вклад и в выгодные и во вредные эффекты. Эффекты determental могут быть уменьшены, если кислород обслужен(поддержан) в меньше чем 38 ppms. Таким образом, диапазон кислорода подарка(настоящего) вафли должен управляться. Результаты, достигнутые с кремнием являются большими.

Однако, хотя кремниевая вафля ясно фундаментальна в-градиенте в изготовлении интегральной схемы, кремниевые материалы specification57 не могут быть критическим элементом в развитии успешного нового 1С стратегия изделия.

Крупномасштабная интеграция (LSI) устройств поместила большие требования в материал единственного кристалла электронного сорта. Промышленность полупроводника теперь требует высокой чистоты и минимальной концентрации дефектов пункта в кремнии, чтобы улучшить составляющий плод(урожай) в кремниевую вафлю. Эти требования стали все более и более строгими как изменения(замены) технологии от крупномасштабной интеграции (LSI) к очень крупномасштабной интеграции (VLSI) и очень крупномасштабной интеграции (VLSI), чтобы очень высоко ускорить интегральные схемы (VHSIC).

Плод(Урожай) (или работа(выполнение) кругооборота) устройства и свойственных и внешних свойств материалов кремния является взаимозависимым. Кремниевое основание(подложка) вафли должно быть фактически без дефекта, когда активная плотность устройства может быть столь же высока как от 10 до 10 в чип.

Увеличивать далее скорость устройств полупроводника требует не только обработок в существующих проектах и методах изготовления, но также и новых материалах, которые неотъемлемо превосходят материалы, теперь используемые, подобно германию и кремнию. Новый материал на рассмотрении - арсенид галлия.

Арсенид галлия имеет намного более высокую электронную подвижность чем германий и кремний. Подарок(настоящее) возможностей следующие: это

потенциально намного быстрее; это имеет больший промежуток полосы(оркестра), разрешая действие в более высоких температурах; это химически и механически устойчиво. Mobilities в этом арсениде галлия высокой чистоты - о дважды(вдвое) таковых из германия и четырех раз таковые из кремния.

Потенциал арсенида галлия высокой чистоты был первый явен в новом диоде hetero-соединения(hetero-перехода) германия арсенида галлия. het-ero-junction устройство имеет потенциал для намного более быстрого переключения чем обычные p-n диоды соединения(перехода). Его расчетное время переключения имеет заказ(порядок) нескольких пикосекунд (триллионы секунды).

Однако, трудность создания арсенида галлия достаточной чистоты ограничила ее заявление(применение).

Все же, арсенид галлия далек с конца истории. Любой поиск ответа делает вклады. Это - способ развить лучшие материалы и устройства.