一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就是把(ba)一個電路(lu)所需的晶體管和其他器件制作在(zai)一塊半導體上。通常情(qing)況下半導體所應用到(dao)的材料就是單晶硅(gui)，如(ru)果要(yao)制造用于(yu)處理(li)元宇宙數據(ju)的高(gao)性能(neng)芯片，那么單晶硅(gui)的純度(du)需要(yao)達(da)到(dao)99.99999999999%以(yi)上。

沒有高純度(du)的(de)單晶硅(gui)，就(jiu)不要(yao)提芯(xin)片，更不用說構建一個元(yuan)(yuan)宇宙(zhou)的(de)虛(xu)擬世(shi)界了(le)。作(zuo)為(wei)地球上第二豐度(du)的(de)元(yuan)(yuan)素，硅(gui)廣(guang)泛(fan)地存在于自然界當中。它成本低(di)(di)廉，溫度(du)穩定性好，穿透電流低(di)(di)，如此(ci)優異(yi)的(de)性能(neng)使它代替鍺(zang)，成為(wei)了(le)半導體(ti)的(de)主(zhu)流材料。

單質硅主(zhu)要有(you)單晶(jing)、多晶(jing)以及(ji)非晶(jing)硅三類(lei)形態(tai)，后(hou)兩(liang)種形態(tai)缺陷太多，若用于芯(xin)片(pian)制造，在加工過程中會引起基(ji)(ji)材的電(dian)學(xue)以及(ji)力學(xue)性能變差(cha)，因此只能用高純(chun)的單晶(jing)硅作為芯(xin)片(pian)的基(ji)(ji)元材料(liao)。

二、單晶硅是怎么生產出來的

單(dan)晶硅(gui)材(cai)料制造要(yao)經(jing)過如下過程：石英砂一(yi)冶金級硅(gui)一(yi)提純和精煉一(yi)沉(chen)積多晶硅(gui)錠一(yi)單(dan)晶硅(gui)一(yi)硅(gui)片(pian)切割。

單晶硅制(zhi)備，需要(yao)實(shi)現(xian)從多晶(jing)(jing)(jing)到(dao)單晶(jing)(jing)(jing)的(de)轉(zhuan)變(bian)，即原子由液相(xiang)的(de)隨(sui)機(ji)排列(lie)直接轉(zhuan)變(bian)為(wei)有序陣(zhen)列(lie)，由不對稱(cheng)結構轉(zhuan)變(bian)為(wei)對稱(cheng)結構。這(zhe)種轉(zhuan)變(bian)不是(shi)整體(ti)效(xiao)應，而是(shi)通過固(gu)液界面的(de)移(yi)動逐漸完(wan)成的(de)，為(wei)實(shi)現(xian)上述轉(zhuan)化過程(cheng)，多晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)就要(yao)經過固(gu)態(tai)硅(gui)到(dao)熔(rong)融態(tai)硅(gui)，再到(dao)固(gu)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)硅(gui)的(de)轉(zhuan)變(bian)，這(zhe)就是(shi)從熔(rong)融硅(gui)中生長單晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)所要(yao)遵循的(de)途徑(jing)。目前應用最廣(guang)泛的(de)有兩種，坩堝(guo)(guo)直拉法(fa)和無(wu)坩堝(guo)(guo)懸浮(fu)區熔(rong)法(fa)，這(zhe)兩種方法(fa)得到(dao)的(de)單晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)分別(bie)稱(cheng)為(wei)CZ硅(gui)和FZ硅(gui)。