半導体は、室温での電気伝導率が導体と絶縁体の中間である材料です。日常生活における銅線と同様に、アルミニウム線は導体であり、ゴムは絶縁体です。導電率の観点から見ると、半導体とは、絶縁体から導体までの導電率を制御できるものを指します。
半導体チップの初期の頃、主役はシリコンではなく、ゲルマニウムでした。最初のトランジスタはゲルマニウムベースのトランジスタであり、最初の集積回路チップはゲルマニウムチップであった。
しかし、ゲルマニウムには、半導体の界面欠陥が多い、熱安定性が低い、酸化物の密度が不十分であるなど、非常に難しい問題がいくつかあります。さらに、ゲルマニウムは希少元素であり、地殻中の含有量はわずか7ppmであり、ゲルマニウム鉱石の分布も非常に分散しています。ゲルマニウムは非常に希少であるため、流通が集中せず、ゲルマニウム原料のコストが高くなります。ゲルマニウムトランジスタは希少なものであり、原材料費が高く、どこでも安くないため、ゲルマニウムトランジスタは量産することが困難です。
そこで研究者らは、研究の焦点を一段階上げて、シリコンに注目しました。ゲルマニウムの先天的な欠点はすべて、シリコンの先天的な利点であると言えます。
1、ケイ素は酸素に次いで2番目に豊富な元素ですが、自然界ではケイ素を見つけることはほとんどなく、その最も一般的な化合物はシリカとケイ酸塩です。シリカは砂の主成分の 1 つです。さらに、長石、花崗岩、石英、およびその他の化合物はケイ素と酸素の化合物をベースとしています。
2. シリコンの熱安定性は良好で、緻密で誘電率の高い酸化物により、界面欠陥の少ないシリコン-シリコン酸化物界面を容易に作製できます。
3. 酸化シリコンは水に溶けず (酸化ゲルマニウムは水に溶けない)、ほとんどの酸に溶けません。これは単なるプリント基板の腐食印刷技術です。この結合された製品は、今日まで続く集積回路プレーナプロセスです。
投稿日時: 2023 年 7 月 31 日