一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就是把(ba)一(yi)(yi)個電路所需的(de)晶(jing)體管和其他器件制作(zuo)在(zai)一(yi)(yi)塊半(ban)(ban)導體上。通常情況下半(ban)(ban)導體所應用到(dao)的(de)材(cai)料(liao)就是單晶(jing)硅(gui)，如果要(yao)制造用于處理元(yuan)宇(yu)宙數據的(de)高(gao)性(xing)能芯片，那么單晶(jing)硅(gui)的(de)純度需要(yao)達到(dao)99.99999999999%以上。

沒有(you)高純度(du)的單晶硅(gui)，就不要提芯片，更(geng)不用說構建一(yi)個元(yuan)宇宙的虛擬世界(jie)了。作(zuo)為地球上(shang)第(di)二(er)豐(feng)度(du)的元(yuan)素，硅(gui)廣泛地存在于自然界(jie)當中。它成本低廉，溫度(du)穩定性好，穿透電流低，如此優(you)異(yi)的性能使它代(dai)替鍺，成為了半導體的主流材料。

單(dan)質(zhi)硅主要有單(dan)晶(jing)(jing)、多(duo)晶(jing)(jing)以及非晶(jing)(jing)硅三類(lei)形態(tai)，后(hou)兩種形態(tai)缺陷太多(duo)，若用于芯片制造，在加工過程中會(hui)引起基材的電(dian)學(xue)(xue)以及力(li)學(xue)(xue)性能變差，因此(ci)只能用高純的單(dan)晶(jing)(jing)硅作為(wei)芯片的基元材料。

二、單晶硅是怎么生產出來的

單晶(jing)(jing)硅(gui)材料制造(zao)要經過如(ru)下過程：石英(ying)砂一(yi)冶金級硅(gui)一(yi)提純和精(jing)煉一(yi)沉積(ji)多晶(jing)(jing)硅(gui)錠一(yi)單晶(jing)(jing)硅(gui)一(yi)硅(gui)片切割。

單晶硅制(zhi)備，需要實現從多晶到單(dan)(dan)晶的(de)(de)轉(zhuan)變，即原子由液相(xiang)的(de)(de)隨機排列直接轉(zhuan)變為有(you)(you)序陣列，由不對稱結(jie)構(gou)轉(zhuan)變為對稱結(jie)構(gou)。這(zhe)種(zhong)轉(zhuan)變不是(shi)(shi)整體效應，而(er)是(shi)(shi)通(tong)過固(gu)液界面的(de)(de)移(yi)動逐漸(jian)完成的(de)(de)，為實現上(shang)述轉(zhuan)化過程(cheng)，多晶硅(gui)(gui)就要經過固(gu)態(tai)(tai)硅(gui)(gui)到熔融態(tai)(tai)硅(gui)(gui)，再到固(gu)態(tai)(tai)晶體硅(gui)(gui)的(de)(de)轉(zhuan)變，這(zhe)就是(shi)(shi)從熔融硅(gui)(gui)中生長單(dan)(dan)晶硅(gui)(gui)所要遵循的(de)(de)途徑。目(mu)前(qian)應用最廣泛的(de)(de)有(you)(you)兩(liang)(liang)種(zhong)，坩堝直拉法和無坩堝懸浮區熔法，這(zhe)兩(liang)(liang)種(zhong)方法得到的(de)(de)單(dan)(dan)晶硅(gui)(gui)分別稱為CZ硅(gui)(gui)和FZ硅(gui)(gui)。