一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就(jiu)是把(ba)一個(ge)電路所需的(de)(de)晶體(ti)(ti)管和其他器件制(zhi)作(zuo)在一塊(kuai)半(ban)(ban)導體(ti)(ti)上(shang)。通常情況下半(ban)(ban)導體(ti)(ti)所應用到的(de)(de)材料(liao)就(jiu)是單晶硅，如(ru)果要(yao)制(zhi)造用于處理元(yuan)宇宙(zhou)數(shu)據的(de)(de)高性能芯片(pian)，那(nei)么單晶硅的(de)(de)純度需要(yao)達到99.99999999999%以(yi)上(shang)。

沒有高純度(du)的單晶硅(gui)，就不要提芯片，更(geng)不用說構建一(yi)個(ge)元(yuan)宇(yu)宙(zhou)的虛擬(ni)世(shi)界了(le)。作為(wei)地球上(shang)第(di)二豐度(du)的元(yuan)素(su)，硅(gui)廣泛地存在(zai)于自然界當中。它成本低(di)廉(lian)，溫度(du)穩定(ding)性(xing)(xing)好，穿透電流(liu)低(di)，如此優異的性(xing)(xing)能使它代替(ti)鍺，成為(wei)了(le)半導體的主流(liu)材料。

單(dan)質硅主(zhu)要有單(dan)晶(jing)、多(duo)晶(jing)以及非(fei)晶(jing)硅三類形態，后兩(liang)種形態缺(que)陷太多(duo)，若用(yong)(yong)于芯片(pian)制造，在(zai)加工過程中會(hui)引起基材(cai)的(de)電學(xue)以及力學(xue)性(xing)能變差，因此只能用(yong)(yong)高純的(de)單(dan)晶(jing)硅作為芯片(pian)的(de)基元(yuan)材(cai)料(liao)。

二、單晶硅是怎么生產出來的

單晶硅(gui)(gui)(gui)材料制造要經過如下過程：石(shi)英(ying)砂一(yi)冶金級硅(gui)(gui)(gui)一(yi)提純和精煉(lian)一(yi)沉(chen)積多(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)錠一(yi)單晶硅(gui)(gui)(gui)一(yi)硅(gui)(gui)(gui)片(pian)切(qie)割。

單晶硅制備，需要(yao)實現從(cong)多晶(jing)到(dao)(dao)單晶(jing)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)變，即原子由(you)液相的(de)(de)(de)(de)隨機排列(lie)直接(jie)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)變為(wei)(wei)有序(xu)陣列(lie)，由(you)不(bu)對稱(cheng)結構轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)變為(wei)(wei)對稱(cheng)結構。這(zhe)種(zhong)(zhong)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)變不(bu)是(shi)整體效應(ying)，而是(shi)通過固液界面的(de)(de)(de)(de)移(yi)動(dong)逐漸完成的(de)(de)(de)(de)，為(wei)(wei)實現上述轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)化(hua)過程，多晶(jing)硅(gui)就(jiu)(jiu)要(yao)經過固態(tai)硅(gui)到(dao)(dao)熔融態(tai)硅(gui)，再到(dao)(dao)固態(tai)晶(jing)體硅(gui)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)變，這(zhe)就(jiu)(jiu)是(shi)從(cong)熔融硅(gui)中生長單晶(jing)硅(gui)所要(yao)遵循(xun)的(de)(de)(de)(de)途(tu)徑。目前應(ying)用最廣泛的(de)(de)(de)(de)有兩種(zhong)(zhong)，坩(gan)堝直拉法和(he)無坩(gan)堝懸浮區熔法，這(zhe)兩種(zhong)(zhong)方法得到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)單晶(jing)硅(gui)分(fen)別稱(cheng)為(wei)(wei)CZ硅(gui)和(he)FZ硅(gui)。