最後更新：2026年10月8日半導體材料製程節點・電晶體中國大陸：多晶硅

多晶矽是什麼

Polysilicon

多晶矽是由許多晶向不一致的小晶粒聚集而成的矽。在半導體製造中，用作電晶體的閘極電極材料、3D NAND的字元線、MEMS的結構材料，同時也是成長單晶晶棒的高純度原料（feedstock），十分重要。以LPCVD沉積成膜。

目錄5 項

定義與原理

多晶矽（Polysilicon）是由許多晶向不一致的小晶粒（grain）聚集而成的矽。在半導體製造中，用作電晶體的閘極電極材料、3D NAND的字元線及MEMS結構材料，同時也是成長單晶晶棒的高純度原料（feedstock），十分重要。

元件中的多晶矽主要以低壓化學氣相沉積（LPCVD）成膜，並摻雜雜質使其具導電性。過去曾是MOS電晶體閘極電極的標準材料，但在先進邏輯製程中已逐步被HKMG（High-k／金屬閘極）取代。另一方面，在3D NAND的堆疊字元線等用途中，至今仍大量使用。

作為原料的多晶矽，經西門子法等方法精煉至高純度後，成為以柴可拉斯基法（CZ法）成長單晶晶棒的起始材料。半導體級要求11N（99.999999999%）等級的超高純度，與太陽能電池級的純度不同。

高純度多晶矽由德山（Tokuyama）、Wacker、OCI等廠商供應。搭配柴可拉斯基法（CZ法）、LPCVD、閘極堆疊、金屬閘極等條目一起閱讀，即可同時理解其作為材料的面向與在元件中的角色。

多晶矽與單晶矽有何不同？

單晶矽整體的晶向一致，用作晶圓基板。多晶矽是由方向各異的小晶粒（grain）組成的集合體，因晶界散射使遷移率較差，但可沉積在絕緣膜上，因此能用作電極或導線。

為什麼閘極電極會使用多晶矽？

因為與鋁電極不同，多晶矽能承受高溫製程，使得先形成閘極、再對源極與汲極進行離子佈植的自我對準（self-aligned）製程成為可能。如此消除了閘極與源極、汲極之間的位置偏移，大幅提升效能與良率。

現在還使用多晶矽閘極嗎？

先進邏輯製程自45nm世代以後，為避免空乏效應造成的效能下降，已改用High-k／金屬閘極。不過在成熟節點的CMOS、3D NAND的字元線、MEMS的結構材料，以及太陽能電池用原料方面，至今仍是重要材料。