MOS管的发明过程主要经历了以下几个重要阶段:早期理论探索、关键技术突破、初步成果及后续发展
1.早期理论探索
● 19世纪30年代:德国人提出了“Lilienfeld场效应晶体管”的概念,为后来场效应晶体管的研究提供了早期的理论设想,但受当时技术条件所限,无法实现实际的器件。
● 20世纪20年代:1925 年,Julius Edgar Lilienfeld 首次提出结型场效应晶体管的基本定律,这是场效应管理论发展的重要一步。
● 20世纪40年代至50年代:贝尔实验室的肖克利等人尝试研究发明场效应管,但未取得成功。不过在此期间的研究为后续的突破奠定了一定基础。1949 年,肖克利提出了注入少子的双极性晶体管的概念,这一成果虽然与MOS管不同,但对半导体器件的研究具有一定的启示作用。
2.关键技术突破:
● 1959 年:贝尔实验室的约翰·阿塔拉(M. M. (John) Atalla)和江大原(Dawon Kahng)开发出了第一款成功的绝缘栅场效应管(IGFET)。他们在研究热生长硅氧化层的过程中,发现金属层、氧化层和硅层的结构能使电场通过氧化层影响硅层,这成为MOS管的关键技术原理。这一发现克服了之前场效应管研究中的表面态效应难题,使得电场能够有效地控制半导体中的电流,为MOS管的发明奠定了基础。
3.初步成果及后续发展:
● 1960 年:卡尔·蔡宁杰(Karl Zaininger)和查尔斯·默勒在RCA制造出了MOS晶体管;同时,仙童的萨支唐也造出了带控制极的MOS四极管。这一系列的成果标志着MOS管正式诞生,并且开始引起业界的关注。
● 1962 年:弗雷德·海曼(Fred Heimann)和史蒂文·霍夫施坦(Steven Hofstein)在RCA做出了集成 16 个晶体管的实验器件,展示了MOS管在集成电路中的应用潜力。
● 1964 年:MOS晶体管进入商业市场,通用微电子和仙童分别推出了P沟道器件,RCA则推出了用于信号放大的N型晶体管。
此后,随着半导体技术的不断发展,MOS管的性能不断提升,其制造工艺也不断改进和完善,逐渐成为现代电子技术中不可 或缺的重要元件。