金属氧化物(MOS)晶体管的发明

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

智能手机和数码相机总是说采用什么样的CMOS传感器，好像很重要。本文就是要介绍CMOS中的MOS从何而来。

1959年，贝尔实验室的M. M. (John) Atalla（约翰·阿塔拉）和Dawon Kahng（江大原）开发出了第一款成功的绝缘栅场效应管（IGFET），它能克服表面态效应使电场能够深入半导体材料，这是肖克利等人长久以来梦寐以求的。在研究热生长硅氧化层的过程中，他们发现在金属层(M–栅)，氧化层(O–绝缘)和硅层(S–半导体)的结构中,这些“表面态”会在硅和其氧化物的交接处大大降低。这样, 加在栅上的电场能通过氧化层影响硅层，这就是MOS名称的由来。由于原始的MOS器件速度偏慢，且未能解决电话设备中所面临的问题，这项研究被停了下来。但江大原在其1961年的一则备忘中提到了其易于制造和在集成电路中应用的可能性。

江大原MOS专利中的插图

而仙童和美国无线电公司（RCA）的研究人员也意识到了这些优点。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，萨支唐(C. T. Sah) 也在仙童造出了带控制极的MOS四极管。接着，1962年弗雷德·海曼（Fred Heiman）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。

RCA的16晶体管集成电路

MOS集成电路的共同发明人之一史蒂文·霍夫施坦，1962

MOS晶体管的导通区域要么是P型（使晶体管成为P沟道器件），要么是N型（使晶体管成为N沟道器件）材料。N型更快，但更难生成。MOS器件在1964年进入商业市场。通用微电子（General Microelectronics）和仙童分别推出了P沟道器件GME 1004和FI 100，用于逻辑和开关应用。RCA则推出了用于信号放大的N型晶体管3N98。

仙童FI 100，P型MOS开关晶体管

由于MOS器件比双极性器件占用体积小、能耗低，当今99%以上的微芯片使用MOS晶体管。而达到这么通用的地步，花了几十年的时间。

本文摘译自Computer History Museum（CHM），原文网址为：
https://www.computerhistory.org/siliconengine/metal-oxide-semiconductor-mos-transistor-demonstrated/。略有增补。