芯片制造為什么用單晶硅片作襯底?

今天小編給大家分享一遍關于芯片制造為什么用單晶硅片作襯底的原因,希望能對大家有所幫助!

硅片是一種薄而平整的硅材料，通常以6英寸、8英寸、12英寸等規格制造而成。單晶硅則是硅的單晶體，具有基本完整的點陣結構，因此在不同方向上具有不同的性質，是一種良好的半導體材料。為了確保制造出高品質的硅片，其純度要求達到99.9999%或甚至更高，雜質含量需要降到10-9的水平。

單晶硅片是半導體器件制造的基礎材料，應用廣泛。計算機芯片、智能手機中的處理器、存儲器、傳感器等都是使用單晶硅片制造的。那么在芯片制造中為什么都喜歡用單晶硅作為襯底材料呢？那是因為單晶硅片具有以下優點：

1.顯著的半導體性能

單晶硅是一種半導體材料，具有較弱的導電性。該材料的電導率受光、電、磁、溫度等因素的影響，隨著溫度的升高而增加。超純的單晶硅屬于本征半導體，但在其中摻入ⅢA族元素，如硼，則可形成p型硅半導體，摻入微量的ⅤA族元素，如磷或砷，則可形成n型硅半導體。通過擴散作用，將p型半導體與n型半導體制作在同一塊半導體基片上，可以形成p-n結，這種結構具有單向導電性，是電子技術中許多器件所利用的特性。

2.高純度

單晶硅片由高純度的硅材料制成，通常純度在99.9999%以上。這種高純度確保了硅片中的雜質含量非常低，這對于半導體器件的制造非常重要。這是因為即使微量的雜質也可能導致器件性能的不穩定性或短壽命。因此，使用高純度的單晶硅片可以確保器件性能的穩定性和長壽命。

3.高度均一性

單晶硅片是在高溫下生長的，這使得其晶體結構非常均一。在其他制造方法中，硅片的結構會因為成長條件的變化而出現微小的差異，這會導致器件的性能不穩定。因此，單晶硅片可以確保制造出的器件具有更好的均一性和更高的性能。

4.高可控性

單晶硅片的生長過程可以非常精確地控制，因此可以根據特定的需求制造出具有不同性能的硅片。這種可控性使得單晶硅片成為了制造高性能半導體器件的理想選擇。

5.可重復性好

由于單晶硅片的生長過程是高度可控的，因此可以非常容易地生產出具有相同性能的硅片。這種可重復性是半導體器件制造的重要因素之一，因為它可以確保生產出的每個器件都具有相同的性能。

6.單晶硅片生產流程簡便

單晶硅是由單晶硅棒經過一系列工藝切割而成的。制備單晶硅的方法主要有直拉法（CZ法）、區熔法（FZ法）和外延法，其中直拉法和區熔法常用于制備單晶硅棒材。功率半導體器件對區熔硅單晶的需求量最大。

直拉法（CZ法）是一種常用的制備單晶硅的方法，其特點是在一個直筒型的熱系統匯中，用石墨電阻加熱多晶硅，將熔化的多晶硅經過引晶、放大、轉肩、等徑生長、收尾等過程制成單晶。

                               CZ法

                                區熔法

區熔法是利用多晶錠分區熔化和結晶半導體晶體生長的方法，通過控制溫度使熔區緩慢地向棒的另一端移動，經過熔接單晶籽晶和整根棒料的生長過程，得到單晶。

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