Germaniové a křemíkové polovodičeUpravit
Mohamed Atalla vyvinul v roce 1957 proces povrchové pasivace a v roce 1959 tranzistor MOS.
Prvním křemíkovým polovodičovým zařízením byl křemíkový radiokrystalický detektor, který vyvinul americký inženýr Greenleaf Whittier Pickard v roce 1906. V roce 1940 objevil Russell Ohl p-n přechod a fotovoltaické efekty v křemíku. V roce 1941 byly vyvinuty techniky výroby vysoce čistých germaniových a křemíkových krystalů pro radarové mikrovlnné detektory během druhé světové války. V roce 1955 Carl Frosch a Lincoln Derick v Bellových laboratořích náhodou objevili, že na křemíku lze pěstovat oxid křemičitý (SiO2), a později v roce 1958 navrhli, že by mohl maskovat povrch křemíku při difúzních procesech.
V prvních letech polovodičového průmyslu, až do konce 50. let 20. století, bylo germanium dominantním polovodičovým materiálem pro tranzistory a další polovodičové součástky, nikoli křemík. Germanium bylo zpočátku považováno za efektivnější polovodičový materiál, protože bylo schopno vykazovat lepší výkon díky vyšší pohyblivosti nosičů. Relativní nedostatečná výkonnost prvních křemíkových polovodičů byla způsobena elektrickou vodivostí, která byla omezena nestabilními kvantovými povrchovými stavy, kdy jsou elektrony zachyceny na povrchu v důsledku visících vazeb, které vznikají, protože na povrchu jsou přítomny nenasycené vazby. To bránilo elektřině spolehlivě proniknout na povrch a dosáhnout polovodivé vrstvy křemíku.
Průlom v technologii křemíkových polovodičů přinesla práce egyptského inženýra Mohameda Atally, který koncem 50. let 20. století v Bellových laboratořích vyvinul proces pasivace povrchu tepelnou oxidací. Zjistil, že vytvoření tepelně narostlé vrstvy oxidu křemičitého výrazně snižuje koncentraci elektronických stavů na povrchu křemíku a že vrstvy oxidu křemičitého lze použít k elektrické stabilizaci povrchu křemíku. Atalla své poznatky nejprve publikoval v Bellových poznámkách v průběhu roku 1957 a poté je v roce 1958 demonstroval. Jednalo se o první demonstraci, která ukázala, že na povrchu křemíku lze tepelně vypěstovat vysoce kvalitní izolační vrstvy oxidu křemičitého, které chrání základní křemíkové diody a tranzistory s p-n přechodem. Atallův proces povrchové pasivace umožnil křemíku překonat vodivost a výkon germania a vedl k tomu, že křemík nahradil germanium jako dominantní polovodičový materiál. Atallův proces povrchové pasivace je považován za nejdůležitější pokrok v technologii křemíkových polovodičů, který otevřel cestu k masové výrobě křemíkových polovodičových zařízení. V polovině 60. let 20. století se Atallův proces oxidace křemíkových povrchů používal k výrobě prakticky všech integrovaných obvodů a křemíkových zařízení.
MOSFET (MOS tranzistor)Upravit
Na konci 50. let 20. století Mohamed Atalla využil své metody povrchové pasivace a tepelné oxidace k vývoji procesu MOS (metal-oxide-semiconductor), který navrhl použít ke konstrukci prvního funkčního křemíkového tranzistoru. Mohamed Atalla a Dawon Kahng tak v roce 1959 vynalezli tranzistor MOSFET (MOS field-effect transistor). Byl to první skutečně kompaktní tranzistor, který bylo možné miniaturizovat a masově vyrábět pro širokou škálu použití, Díky své škálovatelnosti a mnohem nižší spotřebě energie a vyšší hustotě než tranzistory s bipolárním přechodem se MOSFET stal nejrozšířenějším typem tranzistoru v počítačích, elektronice a komunikačních technologiích, jako jsou chytré telefony. Americký úřad pro patenty a ochranné známky označuje MOSFET za „převratný vynález, který změnil život a kulturu na celém světě“.
Proces CMOS (complementary MOS) vyvinuli Chih-Tang Sah a Frank Wanlass ve společnosti Fairchild Semiconductor v roce 1963. První zprávu o MOSFETu s plovoucím hradlem podali Dawon Kahng a Simon Sze v roce 1967. FinFET (fin field-effect transistor), typ 3D vícebránového MOSFETu, vyvinul Digh Hisamoto a jeho tým výzkumníků v Hitachi Central Research Laboratory v roce 1989.
.