硅基芯片是否点错了科技树？

丁丁 • 2024 年 1 月 25 日 21:29 • 世界观

作者 /z19a111

实际上你越对半导体行业有了解，越会发现硅这玩意儿真是老不死

做一个 MOSFET，你首先得是一个半导体材料，有合适的禁带宽度：太高导电性差，太低工作温度低（Ge）

你还得有不错的迁移率。而且最好电子迁移率和空穴迁移率不要差太多 —— 不然 CMOS 没法设计了

接着是与之匹配的氧化物材料。首先也得有合适的禁带 —— 不仅要够宽，而且还要保证 “上头和下头”（空穴和电子）都有势垒

而且还得有个适中的介电常数 —— 太低控制不了 MOS 器件，太高增加互连中的 RC 延时

更要命的还有界面问题，SiO2 偏偏天生很致密，与硅的晶格匹配也很好，界面质量没话说

上面这也就是些最基本的问题，后面问题还有一大堆：

做器件你得掺杂吧？Si 的掺杂很好找，硼磷砷都是常见元素

掺杂完了可能要修复晶格损伤，硅不挑食，退火完全可以解决了

器件要制作栅级，要考虑功函数匹配。之前用重掺多晶硅，换金属后正好有功函数相近的常见金属

器件制作要考虑机械性能，尤其是多层互连和抛光工艺，一不小心就是良率下跌成本上涨。硅和二氧化硅都是刚刚的金刚石结构

这也就是老天爷赏饭吃，硅恰好啥都行，啥都差不离。集成电路也就这样稀里糊涂跑了几十年黄金时期，有些问题没爆发都不知道是被硅惯坏了

来源：知乎

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