メタリックシリコン（シリコンメタル）は、特に超高性度の形（電子グレードシリコン、EG-SI）で、半導体産業の礎石です。そのユニークなプロパティにより、高度な電子デバイスの生産が可能になります。以下はその重要なアプリケーションです。
1. 統合回路（ICS）とマイクロチップ
役割：シリコンは、半導体ウェーハを製造するためのベース材料です。
プロセス：
Ultra-pure silicon (>99.9999999％または9n純度）が変換されます単結晶シリコンインゴット経由Czochralski（CZ）プロセスまたはフロートゾーン（FZ）メソッド.
インゴットは、IC製造のために薄いウェーハ（たとえば、直径300mm）にスライスされます。
重要なコンポーネント：
トランジスタ：シリコンウェーハには、トランジスタを作成するために、ホウ素（P型）やリン（Nタイプ）などの要素がドープされています。
マイクロプロセッサ：数十億のトランジスタがコンピューティングのためにチップに統合されています（例、CPU、GPU）。
2. パワー半導体デバイス
シリコンベースの電源デバイス：
ダイオード、MOSFET、IGBT：エネルギー変換のためにパワーエレクトロニクスで使用されます（例えば、インバーター、モータードライブ）。
サイリスタ：産業システムの高出力アプリケーションを制御します。
アドバンテージ：シリコンのバンドギャップ（1.1 eV）は、中電圧アプリケーションの効率とコストのバランスをとります。
3. メモリチップ
DRAM（動的ランダムアクセスメモリ）：シリコンベースのコンデンサとトランジスタを使用して、データを一時的に保存します。
NANDフラッシュメモリ：SSD、USBドライブ、モバイルデバイスの不揮発性ストレージ。
新しいテクノロジー：
3D NAND：シリコン層を垂直にスタックして、ストレージ密度を上げます。
4. 太陽電池（太陽光発電）
ソーラーグレードシリコン（SOG-SI）：
多結晶または単結晶シリコンウェーハは、日光を電気に変換します。
効率： Monocrystalline silicon cells achieve >22％の効率。
プロセス：
冶金シリコンは6n〜7nの純度に精製され、結晶化してインゴットになり、太陽電池にスライスします。
5. センサーとMEMS
マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）：
シリコンの機械的安定性とICプロセスとの互換性により、小型化センサー（アクセラメーター、ジャイロスコープなど）が可能になります。
光学センサー：シリコンフォトダイオードは、カメラとライダーシステムの光を検出します。
6. Optoelectronics
発光ダイオード（LED）：シリコン基板は、一部の赤外線LEDに使用されます。
PhotodeTectors：シリコンベースのデバイスは、光ファイバー通信の光を検出します。
7. ウェーハ製造技術
リソグラフィ：シリコンウェーハは、UVまたはEUVライトを使用してパターン化されており、ナノメートルスケール回路を作成します。
エッチングと堆積：二酸化シリコン（SIO₂）および窒化シリコン（Si₃n₄）層は、絶縁体またはマスクとして使用されます。
8. 高度なパッケージ
スルーシリコンバイアス（TSVS）：高性能コンピューティングのために3Dチップスタッキングを有効にします。
シリコンインターポーザー：Advanced Packaging（AMDのRyzenプロセッサなど）に複数のチップを接続します。
半導体の使用を駆動する重要なプロパティ
半導性：ドーピングシリコンは、その電気動作（Pタイプ/Nタイプ）を制御します。
熱安定性：高温処理に耐える（例えば、酸化、拡散）。
クリスタル構造：ダイヤモンド立方格子は、正確な原子レベルのエンジニアリングを可能にします。
豊富：シリコンは、地球の地殻の2番目に豊富な要素であり、費用対効果を確保しています。
課題と革新
純度要件：ホウ素（B）とリン（P）をサブPPBレベルから除去することは、デバイスの信頼性にとって重要です。
小型化：Extreme Ultraviolet（EUV）リソグラフィは、シリコンウェーハ処理を2nmノードに押します。
代替資料：シリコンが支配している間、化合物のようですガンそしてsic高周波/高電力ニッチに使用されます。
