왜 마이크로 칩을 만드는데 실리콘이 사용됩니까?

컴퓨터가 어떻게 깊은 수준에서 작동하는지 더 잘 이해하기 위해 실리콘이 왜 마이크로 칩에 사용되는지에 대한 의문이 생겼습니다. 필자는 실리콘이 전기 저항이 매우 높기 때문에 전기 저항이 낮은 다른 재료 (예 : 금)를 끼울 수있는 좋은 재료를 만들었다 고 생각했다.

실제로 몇 가지 연구를 한 후에 나는 내가 틀렸고 실리콘이 '반도체'라는 것을 알았습니다. 이것을 짧게 유지하기 위해 앞으로 건너 뛰고 반도체가 무엇인지, 왜 마이크로 칩을 만드는 것이 좋은지 이해하지 못한다고 말할 것입니다. 나는 몇 가지 설명을 보았고 그것들을 혼란스럽게했거나 설명이 완전히 모순되었지만 기본 요점은 반도체가 도체와 절연체 사이에 있다는 것입니다. 집적 회로를 만드는 데 왜 유용한가요?

다수의 반도체 물질 중 어느 것이나 사용될 수 있고, 실제로 제 1 트랜지스터는 실제로 게르마늄 (Ge) 트랜지스터였다. Si가 우세한 실질적인 이유는 4 가지 주요한 이유가됩니다 (하지만 # 1이 주요 이유입니다).

1) 매우 높은 품질의 산화물을 형성하고, 핀 홀이나 갭이 거의없이 표면을 밀봉합니다. -이 갭 MOSFET보다 쉽게 이산화 실리콘으로 제조 될 수 있도록 ₂ 그런가 - 게이트가 상기 절연 층은, 형태 ₂ 칩 설계자 친구 불려왔다.

2) 그것은 매우 거친 질화물을 형성하고, Si ₃ N ₄ 실리콘 질화물은 불 침투성 인 매우 높은 밴드 갭 절연체를 형성합니다. -다이를 패시 베이트 (인봉)하는 데 사용됩니다. -이것은 또한 하드 마스크 및 기타 공정 단계를 만드는 데 사용됩니다.

3) Si는 ~ 1.12 eV의 매우 멋진 밴드 갭을 가지고있어 너무 높지 않아 실온에서 이온화 할 수없고 누설 전류가 높아야합니다.

4) 매우 좋은 게이트 재료를 형성합니다. VLSI (최신 세대까지)에서 사용 된 대부분의 최신 FET는 MOSFET이라고 불렸지만 실제로는 게이트 재료로 Si를 사용했습니다. 표면에 비정질 Si를 증착하기가 매우 쉽고 매우 정밀하게 쉽게 에칭된다는 것이 밝혀졌다.

기본적으로 Si의 성공은 스케일링과 극도의 통합으로 산업을 주도한 MOSFET의 성공입니다. Mosfet는 다른 재료 시스템에서 쉽게 제조 할 수 없으므로 다른 반도체에서 동일한 수준의 통합을 추진할 수 없습니다.

GeO _2- 부분 용해

GaAs-산화물을 형성하지 않습니다

CO _2- 가스입니다

반도체는 선택적 오염 (도펀트라고 함)을 사용하여 재료의 특성을 제어하고 재료의 작동 및 작동 메커니즘을 조정할 수 있기 때문에 사용됩니다.

반도체가 회로를 만드는 데 왜 유용한 지 스케치하려면, 도체와 절연체 사이에 있다는 것을 이해하고, 불순물 (도펀트)과 다른 처리 (산화물 층)가 부품을 만들기 위해 동작을 수정할 수 있다는 사실을 추가하십시오. 그것은 더 잘 작동하고 다른 부분은 더 잘 작동합니다. 전기 요금이 서로를 끌어 당기거나 격퇴한다는 사실을 추가하십시오 (충전이 격퇴되는 것처럼 반대가 끌립니다).

이제 전자가 흐르고 근처의 전도 층으로부터 절연되어 전압을 제어하는 ​​채널을 상상해보십시오. 이 층을 음수로 만들고 전기장은 채널의 전자를 차단합니다. 심지어 절연체를 통해서도 채널에 들어 가지 못하게합니다. 그것을 긍정적으로 만들고 전자를 -ve 터미널에서 채널로 끌어 들여 + ve 터미널로 흐르게합니다. 따라서 절연 층의 전압으로 전류 흐름을 제어 할 수 있습니다.

전계 효과 트랜지스터 또는 FET입니다. -절연 층을 게이트라고합니다. -ve 터미널은 소스라고하고 + ve 터미널은 드레인입니다.

채널에서 전자가 흐르면 N- 채널 FET (N for Negative)라고합니다.

더 깊이 이해하면서 반도체에 구축 할 수있는 다른 장치가 있지만 기본 원리를 보여주기에 충분할 것입니다.

왜 실리콘에 관해서? 아마도 십여 개의 가능한 반도체 재료 중에서, 특히 편리하고 신뢰할 수 있으며, 모래 (대부분 이산화 규소)만큼 저렴합니다.