반도체는 실온에서 전기 전도도가 도체와 절연체 사이인 물질입니다. 일상생활에서 구리선과 마찬가지로 알루미늄선은 도체이고 고무는 절연체입니다. 전도도의 관점에서 반도체는 절연체에서 도체까지 조절 가능한 전도도를 의미합니다.
반도체 칩 초창기에는 실리콘이 주요한 역할을 하지 않았고, 게르마늄이 주요 역할을 했습니다. 최초의 트랜지스터는 게르마늄 기반 트랜지스터였고, 최초의 집적 회로 칩은 게르마늄 칩이었습니다.
그러나 게르마늄은 반도체 계면 결함, 열 안정성 저하, 산화물 밀도 부족 등 매우 어려운 문제를 안고 있습니다. 더욱이 게르마늄은 희귀 원소로, 지각 내 게르마늄 함량은 백만분의 7에 불과하며, 게르마늄 광석의 분포 또한 매우 분산되어 있습니다. 게르마늄은 매우 희귀하고, 분포가 집중되어 있지 않아 게르마늄 원료 가격이 높은 것이 바로 이러한 이유입니다. 게르마늄의 희소성, 높은 원자재 가격, 그리고 게르마늄 트랜지스터의 가격 경쟁력 부족으로 인해 게르마늄 트랜지스터의 대량 생산이 어려운 것입니다.
그래서 연구진은 연구의 초점을 한 단계 더 높여 실리콘을 살펴보았습니다. 게르마늄의 모든 선천적 단점은 실리콘의 선천적 장점이라고 할 수 있습니다.
1. 규소는 산소 다음으로 풍부한 원소이지만, 자연에서는 거의 발견되지 않습니다. 가장 흔한 화합물은 실리카와 규산염입니다. 실리카는 모래의 주요 성분 중 하나입니다. 또한, 장석, 화강암, 석영 등의 화합물은 규소-산소 화합물을 기반으로 합니다.
2. 실리콘의 열적 안정성이 좋고, 밀도가 높고 유전율이 높은 산화물로, 계면 결함이 적은 실리콘-실리콘 산화물 계면을 쉽게 제조할 수 있습니다.
3. 산화규소는 물에 녹지 않으며(산화게르마늄도 물에 녹지 않음), 대부분의 산에도 녹지 않습니다. 이는 인쇄 회로 기판의 부식 인쇄 기술에 따른 것입니다. 이 두 가지 기술을 결합한 제품이 오늘날까지 이어지는 집적 회로 평면 공정입니다.
게시 시간: 2023년 7월 31일