Vi vet alla om kisel. Silikon som används vid chiptillverkning är emellertid ibland enkristall kisel och ibland polykristallint kisel. Prestanda för polykristallin och enkristall kisel skiljer sig avsevärt. Så, vad är deras respektive fördelar? Vilka är deras applikationer? Och hur produceras de?
Vad är en kristall?
Vad är en kristall?
En kristall är ett fast ämne där atomer, joner eller molekyler är arrangerade i ett rumsligt regelbundet mönster enligt en viss periodicitet och bildar en regelbunden geometrisk form.
Vanliga kristallina material inkluderar:
Metalliska kristaller: såsom järn, koppar, guld och silver.
Joniska kristaller: NaCl, CUSO4, etc.
Dielektriska kristaller: kiseloxid, kiselnitrid, etc., som kan vara kristallin eller amorf.
Halvledarkristaller: såsom kisel och germanium.
Vad är enkristallsilikon och polykristallint kisel?
En enda kristall hänvisar till ett material där atomerna, jonerna eller molekylerna är anordnade jämnt från ena änden till den andra, vilket bibehåller samma orientering. Hela kristallen har bara en kristallorientering och innehåller inga korngränser.
En polykristall hänvisar till ett material som består av många små korn (enstaka kristaller), var och en med sin egen unika kristallorientering. Dessa korn verkar slumpmässigt orienterade på en makroskopisk skala, men orienteringen i varje korn är konsekvent.
Enkristall kisel har bara en kristallorientering, vanligtvis<100>, <110>eller<111>. Olika kristallorienteringar har olika effekter på processer såsom etsning, oxidation och jonimplantation under halvledartillverkning, vilket gör lämplig orientering avgörande för att optimera chipprestanda.
Jämförelse av egenskaper hos monokristallint kisel och polykristallint kisel
Elektriska egenskaper: Polykristallint kisel har något sämre elektriska egenskaper jämfört med monokristallint kisel, främst på grund av bärarspridningscentra bildade vid polykristallina kiselkorngränser. Monokristallint kisel har emellertid högre elektronrörlighet på grund av dess brist på korngränser och strukturell kontinuitet.
Utseende: Monokristallint kisel liknar en spegel efter polering. Detta beror på att när ljus slår monokristallint kisel, återspeglar det ljus på samma sätt och riktning. Däremot, när ljus slår polykristallint kisel, återspeglar varje kristallkorn ljus annorlunda, vilket resulterar i ett granulärt utseende.
Tillämpningar av monokristallint och polykristallint kisel i chips?
Monokristallint kisel
1. Monokristallina kiselskivor, används som underlag
2. Vissa chipprodukter kräver tunna monokristallina kiselskikt
1. I MOSFETS används ofta polykristallint kisel som grindmaterialet. I kombination med kiseloxidisolerande skiktet är polykristallint kisel den viktigaste komponenten som styr flödet av ström i transistorer.
2. Det kan användas i solceller och flytande kristallskärmar.
3. Som ett offerskikt. Under MEMS -tillverkning används ett offerskikt för att skapa en tillfällig struktur som senare tas bort för att frigöra den permanenta strukturen.
Hur produceras enkristall kisel och polykristallint kisel?
Om det används som underlag,
Enkristall kisel produceras vanligtvis med användning av CZ- eller FZ-metoden. CZ -metoden har tidigare introducerats:
Introduktion till den kompletta CZ-processen för att producera enkristallkisel.
Polykristallint kisel använder å andra sidan blockgjutning, FBR och Siemens -metoder.
Om filmbildning används i ett chip,
Enkristall kisel kräver CVD-epitaxi, molekylär strålepitaxi och andra metoder. Polykristallint kisel kan å andra sidan produceras med CVD, PVD och andra metoder.