硅是集成电路产业的基础，半导体材料中约 98% 为硅，半导体硅工业涵盖多晶硅、单晶硅（包含直拉和区熔）、外延片以及非晶硅等。其中，直拉硅单晶多用于集成电路和中小功率器件，区域熔单晶主要应用在大功率半导体器件上，像整流二极管、硅可控整流器、大功率晶体管等，而单晶硅与多晶硅的应用最为广泛。单晶硅用作衬底的原因单晶硅由多晶硅提纯而来，多晶硅包含多个晶向的小单元，单晶硅却只有一种晶向（常为和 < 100 > 晶向）。由于半导体采用薄膜工艺，要在硅衬底上生长外延层并制作器件，使用单晶硅做衬底，能确保生长的外延层方向与衬底一致，进而保证整个器件结构的致密性和稳定性，使其在整个晶体中呈现长程有序，而非仅在单个小单元内有序。多晶硅用于 MOSFET 栅极的情况1、优点

• 易于控制临界电压：MOSFET 的临界电压取决于栅极与通道材料的功函数差异，多晶硅作为半导体，可通过掺杂不同极性杂质改变功函数。且它与作为通道的硅之间能隙相同，调整其功函数就能满足降低 PMOS 或 NMOS 临界电压的需求。而金属材料功函数不易改变，若要同时降低 PMOS 和 NMOS 的临界电压，需用两种不同金属作栅极材料，会给制作过程带来较大变量。
• 栅下接触面缺陷少：硅与二氧化硅接面的缺陷相对较少，而金属与绝缘体接面容易形成较多表面能阶，对元件特性影响较大。
• 熔点高：多晶硅熔点高于多数金属，现代半导体制作过程中习惯高温沉积栅极材料以提升元件效能，金属熔点低会限制制作时的温度上限。

2、缺点

• 导电性不如金属：多晶硅导电性欠佳，限制了信号传递速度，虽可通过掺杂改善，但效果有限。部分熔点高的金属可与多晶硅制成合金（即金属硅化物），能提升其导电特性并耐高温，且因位置离通道区较远，对临界电压影响不大，“自我对准金属硅化物制程”（salicide 制程）就是相关应用。
• 小尺寸制作下存在 “多晶硅耗尽” 问题：当 MOSFET 尺寸极小、栅极氧化层很薄时（如氧化层厚度达一纳米左右），会出现 “多晶硅耗尽” 现象，即反型层形成时，栅极多晶硅靠近氧化层处会出现耗尽层，影响导通特性。解决此问题，金属栅极是较好方案，像钽、钨、氮化钽、氮化钛等金属可作为栅极材料与高介电常数物质构成的氧化层组成 MOS 电容，也可采用将多晶硅完全合金化的 FUSI 制程来解决。

在制作栅极时，多晶硅常用于自对准工艺，它能界定有源区边界。离子注入时，多晶硅区域可阻挡离子，无多晶硅的区域则被注入离子形成有源区，实现自动对准有源区。像铝金属等熔点低，无法承受离子注入，不适合做自对准，而高熔点金属则可以。