マイクロチップの製造にシリコンが使用されるのはなぜですか？

コンピューターがどのように深いレベルで機能するかをよりよく理解するための探求で、マイクロチップでシリコンが使用されている理由を正確に説明しました。シリコンは電気抵抗が非常に高いため、電気抵抗の低い他の材料（金など）を挟むのに適した材料であると常に考えていました。これがマイクロチップの製造方法でした。

実際にいくつかの研究を行った後、私は間違っていて、シリコンは「半導体」であることがわかりました。これを短くするために、私は先へスキップして、半導体とは何か、なぜマイクロチップを製造するのに適しているのか理解していないと言います。私はいくつかの説明を見てきましたが、それらは私を混乱させました、または説明は互いに完全に矛盾していましたが、基本的な要点は半導体が導体と絶縁体の中間にあるということです。なぜ集積回路を作るのに役立つのですか？

多くの半導体材料のいずれも使用可能であり、使用されています。実際、最初のトランジスタは実際にはゲルマニウム（Ge）トランジスタでした。Siが支配的である本当の理由は、4つの主な理由になります（ただし、＃1が主な理由です）。

1）非常に高品質の酸化物を形成し、非常に少ないピンホールまたはギャップで表面をシールします。-これにより、SiO ₂がゲートの絶縁層を形成するため、ギャップMOSFETをより簡単に作成できます。-SiO ₂は、チップ設計者の友人と呼ばれています。

2）非常に強靭な窒化物、Si ₃ N ₄窒化ケイ素を形成し、不透過性の非常に高いバンドギャップ絶縁体を形成します。-これは、ダイを不動態化（シール）するために使用されます。-これは、ハードマスクの作成や他のプロセスステップでも使用されます

3）Siのバンドギャップは約1.12 eVで、室温ではイオン化できないほど高くはなく、リーク電流が大きいほど低くはありません。

4）非常に良いゲート材料を形成します。VLSI（最新世代まで）で使用されているほとんどの最新のFETはMOSFETと呼ばれていましたが、実際にはゲート材料としてSiを使用していました。表面に非結晶Siを堆積することは非常に簡単であり、非常に正確に簡単にエッチングされることがわかります。

基本的に、Siの成功はMOSFETの成功であり、これはスケーリングと極端な統合により業界を動かしています。Mosfetは他の材料システムでそれほど簡単に製造されないため、他の半導体で同じレベルの統合を推進することはできません。

GeO _2-部分的に溶ける

GaAs-酸化物を形成しません

CO _2-ガスです

選択的な汚染（ドーパントと呼ばれる）により、材料の特性を制御し、その動作と動作メカニズムを調整できるため、半導体が使用されます。

半導体が回路を作成するのに適している理由をスケッチするには、導体と絶縁体の間にあるという理解から始め、不純物（ドーパント）やその他の処理（酸化物層）がその動作を変更して、それはより良く動作し、他の部品はより悪く動作します。電荷が互いに引き付けるか反発するという事実を追加します（電荷が反発するように反対側が引き付けます）。

次に、近くの導電層から絶縁され、電圧を制御する電子が流れることができるチャネルを想像してください。その層を負にすると、その電界はチャネル内の電子をはじきます-絶縁体を通しても-チャネルへの電子の流入を停止します。それを正にすると、-ve端子からチャネルに電子が引き付けられ、そこで電子は+ ve端子に流れます。そのため、絶縁層の電圧で電流の流れを制御できます。

これは電界効果トランジスタまたはFETです。-絶縁層はゲートと呼ばれます。-ve端子はソースと呼ばれ、+ ve端子はドレインと呼ばれます。

電子がチャネルを流れるとき、NチャネルFET（Nは負）と呼ばれます

半導体上に構築できるデバイスは他にもありますが、より深い理解がありますが、基本原理を示すにはこれで十分です。

なぜシリコンなのか？おそらく12種類の半導体材料のうち、特に便利で信頼性が高く、砂（ほとんどが二酸化ケイ素）とほぼ同じくらい安価です。