¿Por qué se usa el silicio para hacer microchips?

Se puede usar y se utiliza cualquiera de una serie de materiales semiconductores, de hecho, el primer transistor fue en realidad un transistor de germanio (Ge). la verdadera razón por la que el Si es tan dominante se reduce a 4 razones principales (pero la razón principal es la número 1):

1) Forma un óxido que es de muy alta calidad, sella la superficie con muy pocos orificios o huecos. - esto permite que el MOSFET de separación se realice más fácilmente ya que SiO ₂ forma la capa aislante para la Puerta, - SiO ₂ ha sido llamado el amigo de los diseñadores de chips.

2) Forma un nitruro muy resistente. El nitruro de silicio Si ₃ N ₄ forma un aislante de banda muy alta que es impermeable. - Esto se usa para pasivar (sellar) el dado. - esto también se usa para hacer máscaras duras y en otros pasos del proceso

3) Si tiene un intervalo de banda muy agradable de ~ 1.12 eV, no demasiado alto para que la temperatura ambiente no pueda ionizarse, y no tan bajo como para que tenga una alta corriente de fuga.

4) forma un material de puerta muy bonito. La mayoría de los FET modernos utilizados en VLSI (hasta las últimas generaciones) se han llamado MOSFET, pero en realidad han usado el Si como material de la puerta. Resulta que es muy fácil depositar el Si no cristalino en las superficies y se graba fácilmente con gran precisión.

Básicamente, el éxito de Si es el éxito de MOSFET, que con el escalamiento y la integración extrema ha impulsado a la industria. Los Mosfet no se fabrican tan fácilmente en otros sistemas de materiales, y no puede conducir el mismo nivel de integración en otros semiconductores.

GeO ₂ - es parcialmente soluble

GaAs - no forma un óxido

CO ₂ - es un gas

Los semiconductores se utilizan porque con la contaminación selectiva (llamada dopantes) puede controlar las propiedades del material y adaptar su funcionamiento y mecanismos operativos.

Para dibujar por qué un semiconductor es bueno para crear circuitos, comience por comprender que se encuentra entre un conductor y un aislante, y agregue el hecho de que las impurezas (dopantes) y otros procesos (capas de óxido) pueden modificar su comportamiento para Haz que partes de él conduzcan mejor, y otras partes conduzcan peor. Agregue el hecho de que las cargas eléctricas se atraen o se repelen entre sí (los opuestos se atraen, como las cargas se repelen).

Ahora imagine un canal donde los electrones pueden fluir, aislados de una capa conductora cercana, en la que usted controla el voltaje. Haga que la capa sea negativa, y su campo eléctrico repele los electrones en el canal, incluso a través del aislante, impidiendo que entren al canal. Hágalo positivo y atrae electrones al canal desde el terminal -ve, donde pueden fluir a través del terminal + ve. Por lo tanto, puede controlar el flujo de corriente con la tensión en la capa aislada.

Este es un transistor de efecto de campo o FET. - La capa aislada se llama la puerta; el terminal -ve se llama fuente, y el terminal + ve es el drenaje.

A medida que los electrones fluyen en el canal, se denomina FET de canal N (N para negativo)

Hay otros dispositivos que puedes construir en un semiconductor, con una comprensión más profunda, pero espero que esto sea suficiente para mostrar el principio básico.

¿Por qué el silicio? De una docena de posibles materiales semiconductores, es particularmente conveniente y confiable, además de ser casi tan barato como la arena (que es principalmente dióxido de silicio).