Un semi-conducteur est un matériau dont la conductivité électrique à température ambiante se situe entre celle d'un conducteur et celle d'un isolant. À l'instar du fil de cuivre que l'on trouve couramment, le fil d'aluminium est un conducteur et le caoutchouc un isolant. Du point de vue de la conductivité, un semi-conducteur est un matériau dont la conductivité est modulable, allant de celle d'un isolant à celle d'un conducteur.
Aux débuts des puces semi-conductrices, le silicium n'était pas l'élément dominant, mais le germanium. Le premier transistor était un transistor à base de germanium et la première puce de circuit intégré était une puce à base de germanium.
Cependant, le germanium présente des problèmes majeurs, tels que de nombreux défauts d'interface dans les semi-conducteurs, une faible stabilité thermique et une densité d'oxydes insuffisante. De plus, le germanium est un élément rare : sa concentration dans la croûte terrestre n'est que de 7 parties par million et les gisements de minerai de germanium sont très dispersés. C'est précisément cette rareté qui explique le coût élevé des matières premières. Par conséquent, les transistors au germanium ne sont pas bon marché et leur production en série s'avère difficile.
Les chercheurs ont donc recentré leur étude sur le silicium. On peut affirmer que tous les défauts inhérents au germanium correspondent aux avantages inhérents au silicium.
Le silicium est le deuxième élément le plus abondant après l'oxygène, mais il est rare à l'état pur dans la nature. Ses composés les plus courants sont la silice et les silicates. La silice est l'un des principaux constituants du sable. De plus, le feldspath, le granite, le quartz et d'autres composés sont à base de composés silicium-oxygène.
2. La stabilité thermique du silicium est bonne, avec un oxyde dense à constante diélectrique élevée, il est facile de préparer une interface silicium-oxyde de silicium avec peu de défauts d'interface.
3. L'oxyde de silicium est insoluble dans l'eau (tout comme l'oxyde de germanium) et dans la plupart des acides, ce qui correspond à la technique d'impression par corrosion utilisée pour les circuits imprimés. Le procédé de fabrication des circuits intégrés planaires qui en découle est toujours utilisé aujourd'hui.
Date de publication : 31 juillet 2023