一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就(jiu)(jiu)是把一個電(dian)路所需(xu)的(de)晶體(ti)管和(he)其他(ta)器件制作在一塊半導體(ti)上。通常情況下半導體(ti)所應(ying)用到(dao)的(de)材料就(jiu)(jiu)是單晶硅，如(ru)果(guo)要制造用于處(chu)理元宇宙數(shu)據的(de)高性能(neng)芯片，那么單晶硅的(de)純度需(xu)要達到(dao)99.99999999999%以上。

沒有高純度(du)的(de)單晶硅(gui)，就不要提芯片，更不用說構建(jian)一個元宇宙的(de)虛擬世界了(le)。作為地球上第二(er)豐度(du)的(de)元素，硅(gui)廣泛(fan)地存(cun)在于自然界當(dang)中。它成本低廉，溫度(du)穩定性好，穿(chuan)透電流(liu)低，如此優(you)異的(de)性能使(shi)它代替鍺，成為了(le)半導體的(de)主(zhu)流(liu)材料。

單(dan)質硅主要有單(dan)晶、多晶以(yi)及(ji)非(fei)晶硅三類形(xing)態(tai)(tai)，后兩種(zhong)形(xing)態(tai)(tai)缺陷(xian)太多，若用于芯片(pian)制造，在加工(gong)過程中會引起基材(cai)的(de)電學(xue)(xue)以(yi)及(ji)力(li)學(xue)(xue)性(xing)能(neng)(neng)變差，因此(ci)只能(neng)(neng)用高純的(de)單(dan)晶硅作為芯片(pian)的(de)基元材(cai)料。

二、單晶硅是怎么生產出來的

單晶(jing)硅(gui)(gui)材料制造要經過如下過程：石英(ying)砂一(yi)冶金級硅(gui)(gui)一(yi)提純和(he)精(jing)煉一(yi)沉積多晶(jing)硅(gui)(gui)錠一(yi)單晶(jing)硅(gui)(gui)一(yi)硅(gui)(gui)片(pian)切割。

單晶硅制備，需要(yao)實現(xian)從(cong)多(duo)(duo)晶到(dao)單(dan)晶的(de)轉(zhuan)變(bian)(bian)，即原子由液相的(de)隨機排列(lie)直接(jie)轉(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)有(you)序陣列(lie)，由不對稱(cheng)結構轉(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)對稱(cheng)結構。這種(zhong)轉(zhuan)變(bian)(bian)不是(shi)(shi)整體效應，而是(shi)(shi)通過固液界(jie)面的(de)移動逐漸完成的(de)，為(wei)實現(xian)上述轉(zhuan)化過程，多(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)就要(yao)經過固態(tai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)到(dao)熔(rong)融態(tai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)，再到(dao)固態(tai)晶體硅(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)轉(zhuan)變(bian)(bian)，這就是(shi)(shi)從(cong)熔(rong)融硅(gui)(gui)(gui)(gui)中生長單(dan)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)所要(yao)遵循的(de)途徑。目(mu)前應用最(zui)廣泛(fan)的(de)有(you)兩種(zhong)，坩堝直拉法和(he)無坩堝懸(xuan)浮區(qu)熔(rong)法，這兩種(zhong)方法得到(dao)的(de)單(dan)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)分別稱(cheng)為(wei)CZ硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)FZ硅(gui)(gui)(gui)(gui)。