¿Por qué silicio como chip semiconductor?

Un semiconductor es un material cuya conductividad eléctrica a temperatura ambiente se encuentra entre la de un conductor y la de un aislante. Al igual que el cable de cobre en la vida cotidiana, el cable de aluminio es un conductor y el caucho un aislante. Desde el punto de vista de la conductividad, un semiconductor se refiere a una conductividad controlable, que abarca desde un aislante hasta un conductor.

En los inicios de los chips semiconductores, el silicio no era el elemento principal, sino el germanio. El primer transistor fue un transistor basado en germanio, y el primer chip de circuito integrado fue un chip de germanio.

Sin embargo, el germanio presenta algunos problemas muy complejos, como numerosos defectos de interfaz en semiconductores, baja estabilidad térmica y una densidad de óxidos insuficiente. Además, es un elemento escaso, con un contenido en la corteza terrestre de tan solo 7 partes por millón, y su distribución es muy dispersa. Precisamente por su escasez, su distribución no está concentrada, lo que resulta en el alto coste de sus materias primas. Debido a la escasez de materiales, el alto coste de las materias primas y la escasez de transistores de germanio, su producción en masa es difícil.

Así pues, los investigadores enfocaron su estudio en el silicio. Se puede afirmar que todas las deficiencias inherentes del germanio son las ventajas inherentes del silicio.

1. El silicio es el segundo elemento más abundante después del oxígeno, pero es difícil encontrarlo en la naturaleza. Sus compuestos más comunes son la sílice y los silicatos. La sílice es uno de los principales componentes de la arena. Además, el feldespato, el granito, el cuarzo y otros compuestos se basan en compuestos de silicio y oxígeno.

2. La estabilidad térmica del silicio es buena, con un óxido denso y de constante dieléctrica alta, se puede preparar fácilmente una interfaz de óxido de silicio-silicio con pocos defectos de interfaz.

3. El óxido de silicio es insoluble en agua (el óxido de germanio es insoluble en agua) e insoluble en la mayoría de los ácidos, lo que se debe simplemente a la tecnología de impresión por corrosión de las placas de circuito impreso. El resultado es el proceso planar de circuitos integrados que continúa hasta nuestros días.