为什么用硅来制造微芯片？

为了更好地了解计算机如何在更深层次上工作，我提出了一个问题，即为什么在微芯片中使用硅。我一直很天真地认为硅具有很高的电阻，因此它是一种将低电阻的其他材料（例如金）夹在中间的好材料。这就是制造微芯片的方法。

经过实际的研究后，我发现我错了，而硅是一个“半导体”。为了简短起见，我将跳过一些，只说我不明白什么是半导体以及为什么它对制造微芯片有利。我已经看过几种解释，它们要么使我感到困惑，要么完全相互矛盾，但是基本要点是，半导体位于导体和绝缘体之间。为什么这对于制造集成电路有用？

可以使用多种半导体材料中的任何一种，实际上，第一个晶体管实际上是锗（Ge）晶体管。Si如此占主导地位的真正原因可归结为4个主要原因（但＃1是主要原因）：

1）它形成一种高质量的氧化物，用很少的针孔或间隙密封表面。-由于SiO ₂形成栅极的绝缘层，因此可以更容易地制造间隙MOSFET。-SiO ₂被称为芯片设计者之友。

2）它形成非常坚韧的氮化物，Si ₃ N ₄氮化硅形成不渗透的非常高的带隙绝缘体。-用于钝化（密封）模具。-这也用于制作硬掩模和其他工艺步骤

3）Si的带隙非常好，约为1.12 eV，不能太高以致于室温下不能使其电离，并且不能太低以至于必须具有高泄漏电流。

4）它形成非常好的门材料。在VLSI中使用的大多数现代FET（直到最新一代为止）都被称为MOSFET，但实际上实际上是使用Si作为栅极材料。事实证明，非常容易在表面上沉积非晶硅，并且很容易以很高的精度进行蚀刻。

Si的成功基本上就是MOSFET的成功，而MOSFET的成功与规模化和极端集成推动了该行业。Mosfet很难在其他材料系统中制造，并且您无法在其他半导体产品中实现相同水平的集成。

GeO _2-可部分溶解

GaAs-不形成氧化物

CO _2-是气体

之所以使用半导体，是因为通过选择污染（称为掺杂剂），您可以控制材料的特性并调整其操作和操作机制。

为了勾勒出为什么半导体适合用于制造电路，请先了解一下它在导体和绝缘体之间，再加上以下事实：杂质（掺杂剂）和其他工艺（氧化物层）可以改变其行为，从而制成一部分它的表现更好，而其他部分的表现则更差。再加上电荷相互吸引或排斥的事实（相反的情况就像电荷排斥一样吸引）。

现在想象一下一个电子可以在其中流动的通道，该通道与附近的导电层绝缘，您可以控制电压。使该层为负，其电场排斥通道中的电子-甚至穿过绝缘体-阻止它们进入通道。使它为正，它会将电子从-ve端子吸引到通道中，然后电子可以流过+ ve端子。因此，您可以通过绝缘层上的电压来控制电流的流动。

这是一个场效应晶体管或FET。-绝缘层称为栅极；-ve端子称为源极，+ ve端子称为漏极。

当电子在通道中流动时，它称为N沟道FET（N为负）

您可以在半导体上构建其他器件，并且具有更深的理解，但希望这足以显示基本原理。

至于为什么要硅？在可能的十二种半导体材料中，它特别方便和可靠，并且几乎与沙子（主要是二氧化硅）便宜