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. Tout comme le fil de cuivre, le fil d'aluminium est conducteur, et le caoutchouc, isolant. Du point de vue de la conductivité, un semi-conducteur désigne une conductivité contrôlable, allant de l'isolant au conducteur.
Aux débuts des puces semi-conductrices, le silicium n'était pas le principal acteur, mais le germanium. Le premier transistor était un transistor à base de germanium, tout comme la première puce de circuit intégré.
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 teneur dans la croûte terrestre n'est que de 7 ppm, et la distribution du minerai de germanium est très dispersée. C'est précisément en raison de sa rareté que sa distribution est peu concentrée, ce qui entraîne le coût élevé de sa matière première. Les matériaux sont rares, le coût des matières premières est élevé et les transistors au germanium sont coûteux, ce qui rend leur production en masse difficile.
Les chercheurs ont donc approfondi leur étude en se concentrant sur le silicium. On peut affirmer que tous les défauts congénitaux du germanium constituent les avantages congénitaux du silicium.
1. Le silicium est le deuxième élément le plus abondant après l'oxygène, mais il est difficile à trouver dans la nature. Ses composés les plus courants sont la silice et les silicates. La silice est l'un des principaux composants du sable. De plus, le feldspath, le granit, 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 et à constante diélectrique élevée, peut facilement préparer une interface silicium-oxyde de silicium avec peu de défauts d'interface.
3. L'oxyde de silicium est insoluble dans l'eau (l'oxyde de germanium est insoluble dans l'eau) et insoluble dans la plupart des acides, ce qui est simplement dû à la technologie d'impression par corrosion des circuits imprimés. Le produit combiné est le procédé planaire des circuits intégrés, qui perdure encore aujourd'hui.
Date de publication : 31 juillet 2023