硅，我們都知道。但是芯片制程中的硅，有的用的是單晶硅，有的用的是多晶硅。多晶硅與單晶硅的性能差別很大，那么他們各有哪些優(yōu)良性質(zhì)？有哪些應(yīng)用？又是怎樣制造出來(lái)的呢？

什么是晶體？

晶體是一種固體，其中的原子、離子或分子按照一定的周期性，在空間排列形成具有一定規(guī)則的幾何外形。

常見(jiàn)的晶體材料包括：

金屬晶體：如鐵、銅、金、銀等。

離子晶體：NaCl,CuSO4等

介質(zhì)晶體：氧化硅，氮化硅等可以是晶體，也可以是非晶體

半導(dǎo)體晶體：如硅、鍺等。

什么是單晶硅與多晶硅？

單晶（single crystal），指物質(zhì)內(nèi)部的原子或離子或分子的排列是整齊劃一的，從一端到另一端都保持相同的取向，整個(gè)晶體只有一個(gè)晶向，不含晶界。

多晶（polycrystal），指的是某物質(zhì)由許多小的晶粒（單晶）組成，每個(gè)晶粒都有自己獨(dú)特的晶體取向。這些晶粒在宏觀尺度上是隨機(jī)取向的，但是每一個(gè)晶粒內(nèi)部的取向是一致的。

因此單晶硅里只有一個(gè)晶向，一般是<100>,<110>,<111>這三種晶向。不同的晶向?qū)τ?a href="http://m.makelele.cn/v/tag/8112/" target="_blank">半導(dǎo)體制造過(guò)程中的刻蝕、氧化和離子注入等工藝有著不同的影響，所以選擇適當(dāng)?shù)木驅(qū)τ趦?yōu)化芯片性能是至關(guān)重要的。

而多晶硅（poly-Si）就是多個(gè)單晶組成的硅材料。這些晶粒彼此之間有明顯的晶界，所以在晶界處存在著方向的不連續(xù)性。

單晶硅與多晶硅的性質(zhì)對(duì)比

電學(xué)性能：多晶硅與單晶硅相比，其電學(xué)性能略有劣勢(shì)，主要是因?yàn)槎嗑Ч杈Ы缣帟?huì)形成載流子的散射中心。而單晶硅由于無(wú)晶界和結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，具有更高的電子遷移率。

外觀：?jiǎn)尉Ч柙趻伖夂笙褚幻骁R子，這是因?yàn)楫?dāng)光照射在單晶硅上時(shí)，它會(huì)以相同的方式和方向反射。而當(dāng)光照射在多晶硅上時(shí)，由于每個(gè)晶粒對(duì)于光的反射會(huì)有所不同，導(dǎo)致其外觀呈現(xiàn)出顆粒狀。

單/多晶硅在芯片中的應(yīng)用？

單晶硅

1，單晶硅片，作襯底

2，某些芯片產(chǎn)品需要單晶硅薄層

多晶硅

1，在MOSFET中，多晶硅常用作柵極材料。與氧化硅絕緣層相結(jié)合，多晶硅是晶體管控制電流流動(dòng)的關(guān)鍵部件。

2，可以用在太陽(yáng)能電池，液晶顯示器中。

3，作為犧牲層。在MEMS制造過(guò)程中，犧牲層用于創(chuàng)建一個(gè)暫時(shí)的結(jié)構(gòu)，稍后會(huì)將其去除，釋放形成永久結(jié)構(gòu)。

單晶硅與多晶硅如何制作？

如果做基板來(lái)用，

單晶硅一般采用CZ法或FZ法。其中CZ法在之前有介紹：

CZ法制造單晶硅工藝全流程介紹

而多晶硅則采用Block Casting，F(xiàn)BR，Siemens法。

如果是在芯片中成膜，

則單晶硅需要用CVD外延，分子束外延等。而多晶硅則可以用CVD，PVD等。

審核編輯：劉清