半导体物理_0课件.ppt

半导体物理学 §0.绪论 SCNU 光电学院 * 半导体物理学 §0.绪论 SCNU 光电学院 * 莫尔定律 每过18个月，器件的集成度提高一倍， 而特征线宽则降低一半（指数增加或减小） 半导体物理学 §0.绪论 SCNU 光电学院 * 现在集成电路的规模，正在以平均1～2年翻一番的速度在增大。 1948 1966 1971 1980 1990 1998 1999 小规模 中规模 大规模 超大规模 超超大规模 超亿规模 SSI MSI LSI VLSI ULSI GSI 理论集成度 10-100 100～1000 1000～10万 10万～100万 100万～1亿 ＞1亿 商业集成度 1 10 100～1000 1000～2万 2万～5万 ＞50万 ＞1000万 触发器 计数器 单片机 16位和32位 图象 SRAM 加法器 ROM 微处理器 处理器 128位CPU （1）设计技术的提高，简化电路，合理布局布线 （2）器件的尺寸缩小（工艺允许的最细线条） （生产环境：超净车间） （3）芯片面积增大，从1～5 mm2到现在的1cm2 1967年在一块晶片上完成1000个晶体管的研制成功。 集成电路集成度的提高主要依靠三个因素 由于现在这三方面都有所突破，所以集成规模发展很快.这样的发展速度也给我们提出了一些新的问题？ 77年美国30mm2制作13万个晶体管，即64K位DRAM。 半导体物理学 §0.绪论 SCNU 光电学院 * 目前使用的16兆位DRAM集成电路的线条宽度为0.5 微米， 64兆位DRAM集成电路的线条宽度为0.3 微米，继续发展可望达到0.01微米；目前正在研发阶段。 0.01微米的概念 0.01微米=0.01mm=10nm=100? 相当于30个原子排成一列的长度。 集成电路的技术发展是否有极限？ 在一块芯片上能制造的晶体管是否有极限？ 如果“有”，它的极限是多少？还有没有新的方法以求得继续发展。 半导体物理学 §0.绪论 SCNU 光电学院 * 30个原子排成一列的长度。这一尺寸在半导体集成电路中，已经成为极限，再小PN结的理论就不存在了，或者说作为电子学范畴的集成电路已达极限，就会从电子学跃变到量子工学的范畴，由量变到质变，随之而来的一门新的工程学——对量子现象加以工程应用的“量子工学”也就诞生了，由这一理论指导而将做成的量子器件，将延续集成电路的发展。 现在美国和日本正投入大量的人力和物力进行这方面的研究，并且在“原子级加工”方面取得了一定的成果。 我国在这方面也有大的投入。 集成电路的技术发展是否有极限？ 在一块芯片上能制造的晶体管是否有极限？ 如果“有”，它的极限是多少？还有没有新的方法以求得继续发展。 半导体物理学 §0.绪论 SCNU 光电学院 * 第五阶段：能带工程提出 1970年：Esaki(江琦〕提出超晶格半导体的概念 1971年：生长出GaAs/AlGaAs超晶格材料 半导