硅元素半导体的应用介绍

硅以其优越的物理性质、成熟而较为容易的制备方法以及地球上丰富的资源而成为当前应用最为广泛的元素半导体。

硅在地壳中的资源含量约为27%，因而自20世纪50年代末起，随着提纯和晶体生长技术以及硅平面工艺的发展，硅很快就在半导体工业中取代了锗的位置。到目前为止，二极管、晶体管和集成电路的制造，仍然是半导体工业的核心内容，而晶体硅则是制造这些器件的最主要材料。

硅在半导体工业中获得最广泛的应用，这在很大程度上得益于二氧化硅的特殊性质。首先，二氧化硅薄膜层能够有效地掩蔽大多数重要的受主和施主杂质的扩散，从而为器件制造工艺中的选择扩散提供了最理想的掩膜，使器件的集合图形可以得到精确的控制；其次，有氧化膜的硅表面比自由表面有更好的电特性，因而硅器件比较容易解决表面的钝化问题，容易使器件特性获得良好的重复性和稳定性；此外，由于二氧化硅是一种性能很稳定的绝缘体，将它夹在硅与金属之间构成的金属一氧化物一半导体结构。是MOS型场效应晶体管的基础，这是一种只利用多数载流子工作的单极性器件。由于化合物半导体材料的氧化物在性质上都存在着一些尚难克服的短处，硅MOSFET是目前唯一能够普遍应用的MOS器件。