Nous connaissons tous le silicium. Cependant, le silicium utilisé dans la fabrication de puces est parfois unique - en silicium en cristal et parfois du silicium polycristallin. Les performances du polycristallin et du silicium à cristal - diffère considérablement. Alors, quels sont leurs avantages respectifs? Quelles sont leurs applications? Et comment sont-ils produits?
Qu'est-ce qu'un cristal?
Qu'est-ce qu'un cristal?
Un cristal est un solide dans lequel les atomes, les ions ou les molécules sont disposés selon un schéma spatialement régulier en fonction d'une certaine périodicité, formant une forme géométrique régulière.
Les matériaux cristallins courants comprennent:
Cristaux métalliques: comme le fer, le cuivre, l'or et l'argent.
Crystals ioniques: NaCl, CUSO4, etc.
Crystals diélectriques: oxyde de silicium, nitrure de silicium, etc., qui peut être cristallin ou amorphe.
Crystals semi-conducteurs: comme le silicium et le germanium.
Que sont le silicium monocristallé et le silicium polycristallin?
Un seul cristal fait référence à un matériau dans lequel les atomes, les ions ou les molécules sont disposés uniformément d'un bout à l'autre, en maintenant la même orientation. Le cristal entier n'a qu'une seule orientation cristalline et ne contient aucune limite de grain.
Un polycristal fait référence à un matériau composé de nombreux petits grains (monocristaux), chacun avec sa propre orientation cristalline unique. Ces grains semblent orientés au hasard sur une échelle macroscopique, mais l'orientation dans chaque grain est cohérente.
Le silicium à cristal unique - n'a qu'une seule orientation cristalline, généralement<100>, <110>, ou<111>. Différentes orientations cristallines ont des effets variables sur des processus tels que la gravure, l'oxydation et l'implantation ionique pendant la fabrication de semi-conducteurs, ce qui rend l'orientation appropriée cruciale pour optimiser les performances des puces.
Comparaison des propriétés du silicium monocristallin et du silicium polycristallin
Propriétés électriques: le silicium polycristallin a des propriétés électriques légèrement inférieures par rapport au silicium monocristallin, principalement en raison des centres de diffusion des porteurs formés à des limites de grains de silicium polycristallin. Cependant, le silicium monocristallin a une mobilité électronique plus élevée en raison de son manque de joints de grains et de la continuité structurelle.
Aspect: Le silicium monocristallin ressemble à un miroir après le polissage. En effet, lorsque la lumière frappe le silicium monocristallin, il reflète la lumière de la même manière et de la même direction. En revanche, lorsque la lumière frappe le silicium polycristallin, chaque grain de cristal reflète la lumière différemment, résultant en une apparence granulaire.
Applications du silicium monocristallin et polycristallin dans les puces?
Silicium monocristallin
1. Plantes de silicium monocristallin, utilisées comme substrats
2. Certains produits de la puce nécessitent de fines couches de silicium monocristallin
1. Dans les MOSFET, le silicium polycristallin est souvent utilisé comme matériau de porte. Combiné avec la couche isolante d'oxyde de silicium, le silicium polycristallin est le composant clé qui contrôle l'écoulement du courant dans les transistors.
2. Il peut être utilisé dans les cellules solaires et les affichages de cristaux liquides.
3. Comme couche sacrificielle. Pendant la fabrication MEMS, une couche sacrificielle est utilisée pour créer une structure temporaire qui est ensuite supprimée pour libérer la structure permanente.
Comment sont produits en silicium en cristal et en silicium polycristallin unique?
S'il est utilisé comme substrat,
Le silicium à cristal unique - est généralement produit en utilisant la méthode CZ ou FZ. La méthode CZ a déjà été introduite:
Introduction au processus CZ complet pour produire un seul silicium -.
Le silicium polycristallin, en revanche, utilise des méthodes de coulée de bloc, FBR et Siemens.
Si la formation de film est utilisée dans une puce,
Le silicium à cristal unique - nécessite une épitaxie CVD, une épitaxie du faisceau moléculaire et d'autres méthodes. Le silicium polycristallin, en revanche, peut être produit à l'aide de CVD, de PVD et d'autres méthodes.