Todos sabemos sobre Silicon. Sin embargo, el silicio utilizado en la fabricación de chips a veces es solo - silicio de cristal y a veces silicio policristalino. El rendimiento del silicio de cristal policristalino y único - difiere significativamente. Entonces, ¿cuáles son sus respectivas ventajas? ¿Cuáles son sus aplicaciones? ¿Y cómo se producen?
¿Qué es un cristal?
¿Qué es un cristal?
Un cristal es un sólido en el que los átomos, iones o moléculas están dispuestos en un patrón espacialmente regular de acuerdo con una cierta periodicidad, formando una forma geométrica regular.
Los materiales cristalinos comunes incluyen:
Cristales metálicos: como hierro, cobre, oro y plata.
Cristales iónicos: NaCl, CUSO4, etc.
Cristales dieléctricos: óxido de silicio, nitruro de silicio, etc., que pueden ser cristalinos o amorfos.
Cristales semiconductores: como silicio y germanio.
¿Qué son el silicio de cristal único y el silicio policristalino?
Un solo cristal se refiere a un material en el que los átomos, iones o moléculas están dispuestos de manera uniforme de un extremo a otro, manteniendo la misma orientación. Todo el cristal tiene solo una orientación de cristal y no contiene límites de grano.
Un policristal se refiere a un material compuesto por muchos granos pequeños (cristales individuales), cada uno con su propia orientación de cristal única. Estos granos aparecen orientados al azar en una escala macroscópica, pero la orientación dentro de cada grano es consistente.
Single - Crystal Silicon tiene solo una orientación de cristal, típicamente<100>, <110>, o<111>. Las diferentes orientaciones de cristal tienen efectos variables en procesos como el grabado, la oxidación y la implantación de iones durante la fabricación de semiconductores, lo que hace que la orientación adecuada sea crucial para optimizar el rendimiento del chip.
Comparación de las propiedades del silicio monocristalino y el silicio policristalino
Propiedades eléctricas: el silicio policristalino tiene propiedades eléctricas ligeramente inferiores en comparación con el silicio monocristalino, principalmente debido a los centros de dispersión de portadores formados en los límites de grano de silicio policristalino. Sin embargo, el silicio monocristalino tiene una mayor movilidad de electrones debido a su falta de límites de grano y continuidad estructural.
Apariencia: el silicio monocristalino se asemeja a un espejo después del pulido. Esto se debe a que cuando la luz golpea el silicio monocristalino, refleja la luz de la misma manera y dirección. En contraste, cuando la luz ataca al silicio policristalino, cada grano de cristal refleja la luz de manera diferente, lo que resulta en una apariencia granular.
¿Aplicaciones de silicio monocristalino y policristalino en chips?
Silicio monocristalino
1. Obleas de silicio monocristalina, utilizadas como sustratos
2. Algunos productos de chips requieren capas de silicio monocristalinas delgadas
1. En MOSFETS, el silicio policristalino a menudo se usa como material de puerta. Combinado con la capa aislante de óxido de silicio, el silicio policristalino es el componente clave que controla el flujo de corriente en los transistores.
2. Se puede usar en células solares y pantallas de cristal líquido.
3. Como una capa de sacrificio. Durante la fabricación de MEMS, se utiliza una capa de sacrificio para crear una estructura temporal que luego se elimina para liberar la estructura permanente.
¿Cómo se produce un solo - silicio de cristal y silicio policristalino?
Si se usa como sustrato,
Single - Crystal Silicon generalmente se produce usando el método CZ o FZ. El método CZ ha sido introducido previamente:
Introducción al proceso CZ completo para producir silicio de cristal único -.
El silicio policristalino, por otro lado, utiliza métodos de fundición de bloques, FBR y Siemens.
Si la formación de la película se usa en un chip,
Single - Crystal Silicon requiere epitaxia CVD, epitaxia de haz molecular y otros métodos. El silicio policristalino, por otro lado, se puede producir utilizando CVD, PVD y otros métodos.