多晶硅与单晶硅各有哪些优良性质？又是怎样制造出来的呢？

硅，我们都知道。但是芯片制程中的硅，有的用的是单晶硅，有的用的是多晶硅。多晶硅与单晶硅的性能差别很大，那么他们各有哪些优良性质？有哪些应用？又是怎样制造出来的呢？

什么是晶体？

晶体是一种固体，其中的原子、离子或分子按照一定的周期性，在空间排列形成具有一定规则的几何外形。

常见的晶体材料包括：

金属晶体：如铁、铜、金、银等。

离子晶体：NaCl,CuSO4等

介质晶体：氧化硅，氮化硅等可以是晶体，也可以是非晶体

半导体晶体：如硅、锗等。

什么是单晶硅与多晶硅？

单晶（single crystal），指物质内部的原子或离子或分子的排列是整齐划一的，从一端到另一端都保持相同的取向，整个晶体只有一个晶向，不含晶界。

多晶（polycrystal），指的是某物质由许多小的晶粒（单晶）组成，每个晶粒都有自己独特的晶体取向。这些晶粒在宏观尺度上是随机取向的，但是每一个晶粒内部的取向是一致的。

因此单晶硅里只有一个晶向，一般是<100>,<110>,<111>这三种晶向。不同的晶向对于半导体制造过程中的刻蚀、氧化和离子注入等工艺有着不同的影响，所以选择适当的晶向对于优化芯片性能是至关重要的。

而多晶硅（poly-Si）就是多个单晶组成的硅材料。这些晶粒彼此之间有明显的晶界，所以在晶界处存在着方向的不连续性。

单晶硅与多晶硅的性质对比

电学性能：多晶硅与单晶硅相比，其电学性能略有劣势，主要是因为多晶硅晶界处会形成载流子的散射中心。而单晶硅由于无晶界和结构的连续性，具有更高的电子迁移率。

外观：单晶硅在抛光后像一面镜子，这是因为当光照射在单晶硅上时，它会以相同的方式和方向反射。而当光照射在多晶硅上时，由于每个晶粒对于光的反射会有所不同，导致其外观呈现出颗粒状。

单/多晶硅在芯片中的应用？

单晶硅

1，单晶硅片，作衬底

2，某些芯片产品需要单晶硅薄层

多晶硅

1，在MOSFET中，多晶硅常用作栅极材料。与氧化硅绝缘层相结合，多晶硅是晶体管控制电流流动的关键部件。

2，可以用在太阳能电池，液晶显示器中。

3，作为牺牲层。在MEMS制造过程中，牺牲层用于创建一个暂时的结构，稍后会将其去除，释放形成永久结构。

单晶硅与多晶硅如何制作？

如果做基板来用，

单晶硅一般采用CZ法或FZ法。其中CZ法在之前有介绍：

CZ法制造单晶硅工艺全流程介绍

而多晶硅则采用Block Casting，FBR，Siemens法。

如果是在芯片中成膜，

则单晶硅需要用CVD外延，分子束外延等。而多晶硅则可以用CVD，PVD等。

审核编辑：刘清