Ми всі знаємо про кремній. Однак кремнію, що використовується у виробництві мікросхем, іноді є одиночним - кристалічним кремнієм, а іноді і полікристалічним кремнієм. Продуктивність полікристалічного та одиночного - кристалічний кремній значно відрізняється. Отже, які їхні переваги? Які їх програми? І як вони виробляються?
Що таке кристал?
Що таке кристал?
Кристал - це тверда речовина, в якій атоми, іони або молекули розташовані в просторово регулярному малюнку відповідно до певної періодичності, утворюючи регулярну геометричну форму.
Загальні кристалічні матеріали включають:
Металеві кристали: такі як залізо, мідь, золото та срібло.
Іонічні кристали: NaCl, CUSO4 тощо.
Діелектричні кристали: оксид кремнію, нітрид кремнію тощо, які можуть бути кристалічними або аморфними.
Напівпровідникові кристали: такі як кремній та германій.
Що таке монокристалічний кремній та полікристалічний кремній?
Моднористалі стосується матеріалу, в якому атоми, іони або молекули розташовані рівномірно з одного кінця до іншого, підтримуючи ту саму орієнтацію. Весь кристал має лише одну кристалічну орієнтацію і не містить меж зерна.
Полікристал відноситься до матеріалу, що складається з багатьох невеликих зерен (монокристалів), кожен з яких має свою унікальну кристалічну орієнтацію. Ці зерна виявляються випадковим чином орієнтованими на макроскопічній шкалі, але орієнтація всередині кожного зерна є послідовною.
Один - Кришталевий кремній має лише одну кристалічну орієнтацію, як правило,<100>, <110>АБО<111>. Різні кристалічні орієнтації мають різний вплив на такі процеси, як травлення, окислення та іонна імплантація під час виробництва напівпровідників, що робить відповідну орієнтацію вирішальною для оптимізації продуктивності мікросхем.
Порівняння властивостей монокристалічного кремнію та полікристалічного кремнію
Електричні властивості: Полікристалічний кремній має дещо нижні електричні властивості порівняно з монокристалічним кремнієм, в першу чергу через центри розсіювання носія, утворені в межах полікристалічного кремнієвого зерна. Однак монокристалічний кремній має більш високу рухливість електронів через відсутність меж зерна та структурної безперервності.
Зовнішній вигляд: Монокристалічний кремній нагадує дзеркало після полірування. Це тому, що коли світло вражає монокристалічний кремній, воно відображає світло таким же чином і напрямком. На відміну від цього, коли світло вражає полікристалічний кремній, кожне кристалічне зерно відбиває світло по -різному, в результаті чого зернистий вигляд.
Застосування монокристалічного та полікристалічного кремнію в мікросхемах?
Монокристалічний кремній
1. Монокристалічні вафлі кремнію, які використовуються як субстрати
2. Деякі продукти чіпів потребують тонких монокристалічних кремнієвих шарів
1. У Mosfets полікристалічний кремній часто використовується як матеріал воріт. У поєднанні з ізоляційним шаром оксиду кремнію полікристалічний кремній є ключовим компонентом, який контролює потік струму в транзисторах.
2. Його можна використовувати в сонячних батареях та рідких кристалічних дисплеях.
3. Як жертовний шар. Під час виробництва MEMS використовується жертовний шар для створення тимчасової структури, яка згодом видаляється для вивільнення постійної структури.
Як виробляються одиночні - кристалічний кремній та полікристалічний кремній?
Якщо використовується як підкладка,
Один - Кришталевий кремній, як правило, виробляється методом CZ або FZ. Раніше введений метод CZ:
Вступ до повного процесу CZ для створення єдиного - Кришталевий кремній.
Полікристалічний кремній, з іншого боку, використовує методи кастингу, FBR та Siemens.
Якщо формування плівки використовується в мікросхемі,
Один - Кришталевий кремній вимагає епітаксії CVD, епітаксії молекулярного променя та інших методів. Полікристалічний кремній, з іншого боку, можна виробляти за допомогою CVD, PVD та інших методів.