Un semiconduttore è un materiale la cui conduttività elettrica a temperatura ambiente si colloca tra quella di un conduttore e quella di un isolante. Come il filo di rame che usiamo quotidianamente, il filo di alluminio è un conduttore e la gomma è un isolante. Dal punto di vista della conduttività, il termine semiconduttore si riferisce a un materiale con una conduttività controllabile, che varia da quella di un isolante a quella di un conduttore.
Agli albori dei chip a semiconduttore, il silicio non era il materiale principale, bensì il germanio. Il primo transistor era basato sul germanio e il primo circuito integrato era un chip al germanio.
Tuttavia, il germanio presenta alcuni problemi molto complessi, come numerosi difetti di interfaccia nei semiconduttori, scarsa stabilità termica e densità insufficiente degli ossidi. Inoltre, il germanio è un elemento raro: il suo contenuto nella crosta terrestre è di sole 7 parti per milione e la distribuzione dei minerali di germanio è molto dispersa. Proprio a causa della sua rarità, la distribuzione non è concentrata, con conseguente elevato costo delle materie prime. Essendo un materiale raro, i costi delle materie prime sono elevati e i transistor al germanio non sono economici da nessuna parte, il che rende difficile la loro produzione in serie.
Quindi, i ricercatori hanno spostato l'attenzione dello studio a un livello superiore, concentrandosi sul silicio. Si può affermare che tutti i difetti intrinseci del germanio rappresentano i vantaggi intrinseci del silicio.
1. Il silicio è il secondo elemento più abbondante dopo l'ossigeno, ma è difficile trovarlo in natura; i suoi composti più comuni sono la silice e i silicati. La silice è uno dei componenti principali della sabbia. Inoltre, il feldspato, il granito, il quarzo e altri composti sono basati su composti di silicio e ossigeno.
2. La stabilità termica del silicio è buona, con un ossido denso e ad alta costante dielettrica, è possibile preparare facilmente un'interfaccia silicio-ossido di silicio con pochi difetti di interfaccia.
3. L'ossido di silicio è insolubile in acqua (come l'ossido di germanio) e insolubile nella maggior parte degli acidi, ed è proprio questa la tecnologia di stampa a corrosione utilizzata per i circuiti stampati. Il risultato di questa combinazione è il processo planare per circuiti integrati, tuttora in uso.
Data di pubblicazione: 31 luglio 2023