Germánium és szilícium félvezetőkSzerkesztés
Mohamed Atalla 1957-ben kifejlesztette a felületi passziválási eljárást, 1959-ben pedig az MOS-tranzisztort.
Az első szilícium félvezető eszköz egy szilícium rádiókristály detektor volt, amelyet Greenleaf Whittier Pickard amerikai mérnök fejlesztett ki 1906-ban. 1940-ben Russell Ohl felfedezte a p-n átmenetet és a fotovoltaikus hatásokat a szilíciumban. 1941-ben a II. világháború idején a radarok mikrohullámú detektoraihoz kifejlesztették a nagy tisztaságú germánium- és szilíciumkristályok előállításának technikáját. 1955-ben Carl Frosch és Lincoln Derick a Bell Labs-nél véletlenül felfedezte, hogy szilícium-dioxidot (SiO2) lehet szilíciumra növeszteni, és később 1958-ban azt javasolták, hogy ez elfedheti a szilíciumfelületeket a diffúziós eljárások során.
A félvezetőipar korai éveiben, egészen az 1950-es évek végéig a germánium volt a domináns félvezető anyag a tranzisztorok és más félvezető eszközök esetében, a szilícium helyett. A germániumot kezdetben hatékonyabb félvezető anyagnak tartották, mivel a nagyobb hordozómozgékonyság miatt jobb teljesítményt tudott felmutatni. A korai szilícium félvezetők relatív teljesítményhiánya annak volt köszönhető, hogy az elektromos vezetőképességet az instabil kvantumos felületi állapotok korlátozták, ahol az elektronok csapdába esnek a felületen a lógó kötések miatt, amelyek azért keletkeznek, mert a felületen telítetlen kötések vannak jelen. Ez megakadályozta, hogy az elektromosság megbízhatóan áthatoljon a felületen, és elérje a félvezető szilíciumréteget.
A szilícium félvezető technológiában az áttörést Mohamed Atalla egyiptomi mérnök munkája hozta meg, aki az 1950-es évek végén a Bell Labs-ben kifejlesztette a termikus oxidációval történő felületi passziválás folyamatát. Felfedezte, hogy a termikusan növesztett szilícium-dioxid réteg kialakulása nagymértékben csökkenti az elektronikus állapotok koncentrációját a szilícium felületén, és hogy a szilícium-oxid rétegek felhasználhatók a szilíciumfelületek elektromos stabilizálására. Atalla először 1957 folyamán Bell-jegyzetekben tette közzé felfedezéseit, majd 1958-ban demonstrálta azokat. Ez volt az első olyan demonstráció, amely megmutatta, hogy jó minőségű szilícium-dioxid szigetelőrétegeket lehet termikusan növeszteni a szilícium felületén, hogy megvédjék az alatta lévő szilícium p-n-csomópontú diódákat és tranzisztorokat. Atalla felületi passziválási eljárása lehetővé tette, hogy a szilícium felülmúlja a germánium vezetőképességét és teljesítményét, és ahhoz vezetett, hogy a szilícium domináns félvezető anyagként felváltotta a germániumot. Atalla felületi passziválási eljárását tartják a szilícium félvezető technológia legfontosabb előrelépésének, amely megnyitotta az utat a szilícium félvezető eszközök tömeggyártása előtt. Az 1960-as évek közepére Atalla oxidált szilíciumfelületekre vonatkozó eljárását használták gyakorlatilag az összes integrált áramkör és szilíciumeszköz gyártásához.
MOSFET (MOS-tranzisztor)Szerkesztés
A MOSFET (MOS-tranzisztor) feltalálói Mohamed Atalla és Dawon Kahng voltak 1959-ben.
Az 1950-es évek végén Mohamed Atalla a felületi passziválási és termikus oxidációs módszereit felhasználva fejlesztette ki a fém-oxid-félvezető (MOS) eljárást, amellyel szerinte megépíthető volt az első működő szilícium-mezőhatású tranzisztor. Ennek eredményeképpen Mohamed Atalla és Dawon Kahng 1959-ben feltalálta a MOSFET-et (MOS-mezőhatású tranzisztor). Ez volt az első igazán kompakt tranzisztor, amelyet miniatürizálni és tömegesen gyártani lehetett a legkülönbözőbb felhasználási célokra, Skálázhatóságának, valamint a bipoláris csomóponti tranzisztoroknál jóval alacsonyabb energiafogyasztásának és nagyobb sűrűségének köszönhetően a MOSFET lett a legelterjedtebb tranzisztortípus a számítógépekben, az elektronikában és a kommunikációs technológiában, például az okostelefonokban. Az Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegyhivatala a MOSFET-et “úttörő találmánynak nevezi, amely világszerte átalakította az életet és a kultúrát”.
A CMOS (komplementer MOS) eljárást Chih-Tang Sah és Frank Wanlass fejlesztette ki a Fairchild Semiconductornál 1963-ban. A lebegő kapus MOSFET-ről először 1967-ben Dawon Kahng és Simon Sze számolt be. A FinFET-et (fin field-effect transistor), egyfajta 3D-s többkapus MOSFET-et Digh Hisamoto és kutatócsoportja fejlesztette ki a Hitachi Központi Kutatási Laboratóriumban 1989-ben.