מדוע סיליקון הפך לחומר המוליך למחצה הנפוץ ביותר?

Sep 13, 2024 השאר הודעה

1. סיליקון יכול לגדול לגבישים בודדים גדולים וטהורים עם מעט מאוד פגמים.
משמעות הדבר היא שניתן לחתוך שבבים רבים מפריסת סיליקון, מה שמפחית את העלות של שבב בודד. גם אם יש שבבים מחומרים אחרים בעלי ביצועים מעולים, אם המחיר גבוה מדי, כמו עשרות אלפי דולרים כל אחד, אזי היישום שלהם במוצרי אלקטרוניקה כמו טלפונים ניידים יהיה מוגבל.

 

2. מאפייני הגביש היחיד של הסיליקון מבטיחים את עקביות הביצועים של הטרנזיסטורים המיוצרים.
זה חיוני לעקביות ומהימנות של מיליארדי טרנזיסטורים בשבבים מודרניים, תוך הימנעות מבעיית מיתוג טרנזיסטורים לא יציב.

 

3. לסיליקון תכונות מכניות טובות.
זה מאפשר לפרוסות סיליקון לעמוד בטיפול ועיבוד במהלך הייצור מבלי להישבר בקלות.

 

4. שכבת התחמוצת של סיליקון היא חומר בידוד מעולה.
שכבת התחמוצת הנוצרת באופן טבעי על ידי הסיליקון באוויר לא רק מגנה על פרוסת הסיליקון, אלא גם מתפקדת היטב כשכבה דיאלקטרית בעת ייצור מכשירים, עם מרווח פס גדול, יישור פס טוב ומעט מצבי ממשק, ובכך משיג דליפה נמוכה וגבוהה אֲמִינוּת.

 

5. לסיליקון מבנה להקה מתאים.
פער הפס המתון שלו הופך את הסיליקון למוביל ומבודד כאחד, בניגוד לגרפן, שדורש הנדסת פס מורכבת כדי להשיג פער פס מסוים.

 

6. קל לסם סיליקון, ויכול לייצר מוליכים למחצה מסוג N ו-P.
זה מאפשר לסיליקון להוליך אלקטרונים וחורים בו זמנית, ויש לו ניידות טובה, כך שניתן לייצר NFET ו-PFET למימוש טכנולוגיית CMOS.

 

7. סיליקון יכול להיות מסומם בכבדות כדי ליצור מגע אוהמי טוב ולהפחית את ההתנגדות למגע.
במקביל, סיליקון יכול גם ליצור סיליקידי מתכת עם מתכות כמו Ti, Co ו-W כדי להפחית עוד יותר את ההתנגדות הטפילית.

 

סיליקון הוא משאב יקר שניתן לנו מהטבע, והוא הבחירה היחידה לחומרים מוליכים למחצה.