Mēs visi zinām par silīciju. Tomēr mikroshēmu ražošanā izmantotais silīcijs dažreiz ir viens - kristāla silīcijs un dažreiz polikristālisks silīcijs. Polikristāliskā un viena - kristāla silīcija veiktspēja ievērojami atšķiras. Tātad, kādas ir viņu attiecīgās priekšrocības? Kādas ir viņu lietojumprogrammas? Un kā viņi tiek ražoti?
Kas ir kristāls?
Kas ir kristāls?
Kristāls ir cieta viela, kurā atomi, joni vai molekulas tiek sakārtotas telpiski regulārā modelī atbilstoši noteiktam periodiskumam, veidojot regulāru ģeometrisko formu.
Parastie kristāliskie materiāli ietver:
Metāliskie kristāli: piemēram, dzelzs, vara, zelts un sudrabs.
Jonu kristāli: NaCl, Cuso4, utt.
Dielektriskie kristāli: silīcija oksīds, silīcija nitrīds utt., Kas var būt kristālisks vai amorfs.
Pusvadītāju kristāli: piemēram, silīcijs un germānijs.
Kas ir viena kristāla silīcija un polikristāliskais silīcijs?
Atsevišķs kristāls attiecas uz materiālu, kurā atomi, joni vai molekulas ir vienveidīgi sakārtotas no viena gala uz otru, saglabājot to pašu orientāciju. Visam kristālam ir tikai viena kristāla orientācija, un tajā nav graudu robežas.
Polikristāls attiecas uz materiālu, kas sastāv no daudziem maziem graudiem (atsevišķiem kristāliem), katram ar savu unikālo kristāla orientāciju. Šie graudi parādās nejauši orientēti makroskopiskā mērogā, bet orientācija katrā graudā ir konsekventa.
Viena - kristāla silīcijam ir tikai viena kristāla orientācija, parasti<100>, <110>, vai<111>Apvidū Dažādām kristālu orientācijām ir atšķirīga ietekme uz procesiem, piemēram, kodināšanu, oksidāciju un jonu implantāciju pusvadītāju ražošanas laikā, padarot atbilstošu orientāciju būtisku mikroshēmas veiktspējas optimizēšanai.
Monokristāliskā silīcija un polikristāliskā silīcija īpašību salīdzinājums
Elektriskās īpašības: Polikristāliskajam silīcijam ir nedaudz zemākas elektriskās īpašības, salīdzinot ar monokristālisko silīciju, galvenokārt tāpēc, ka nesēja izkliedēšanas centri, kas veidojas pie polikristāliskā silīcija graudu robežu. Monokristāliskajam silīcijam tomēr ir augstāka elektronu mobilitāte, jo trūkst graudu robežu un strukturālās nepārtrauktības.
Izskats: Monokristāliskais silīcijs atgādina spoguli pēc pulēšanas. Tas notiek tāpēc, ka, kad gaisma skar monokristālisko silīciju, tas atspoguļo gaismu tādā pašā veidā un virzienā. Turpretī, kad gaisma skar polikristālisku silīciju, katrs kristāla grauds atšķirīgi atspoguļo gaismu, kā rezultātā rodas detalizēts izskats.
Monokristāliskā un polikristāliskā silīcija pielietojums mikroshēmās?
Monokristālisks silīcijs
1. Monokristāliski silīcija vafeles, ko izmanto kā substrātus
2. Dažiem mikroshēmu izstrādājumiem ir nepieciešami plāni monokristāliski silīcija slāņi
1. Mosfetos kā vārtu materiālu bieži izmanto polikristālisko silīciju. Apvienojumā ar silīcija oksīda izolācijas slāni, polikristāliskais silīcijs ir galvenā sastāvdaļa, kas kontrolē strāvas plūsmu tranzistoros.
2. To var izmantot saules baterijās un šķidrā kristāla displejos.
3. Kā upurēšanas slānis. MEMS ražošanas laikā upurēšanas slāni izmanto, lai izveidotu pagaidu struktūru, kas vēlāk tiek noņemta, lai atbrīvotu pastāvīgo struktūru.
Kā tiek ražots viens - kristāla silīcijs un polikristāliskais silīcijs?
Ja to izmanto kā substrātu,
Single - kristāla silīciju parasti ražo, izmantojot CZ vai FZ metodi. CZ metode ir iepriekš ieviesta:
Ievads pilnā CZ procesā viena - kristāla silīcija ražošanai.
No otras puses, polikristāliskais silīcijs izmanto bloku liešanu, FBR un Siemens metodes.
Ja filmas veidošana tiek izmantota mikroshēmā,
Vienam - kristāla silīcijam nepieciešama CVD epitaksija, molekulārā stara epitaksija un citas metodes. No otras puses, polikristālisko silīciju var ražot, izmantojot CVD, PVD un citas metodes.