一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就是把一個(ge)電路所需的(de)晶(jing)體管和其(qi)他(ta)器件(jian)制(zhi)(zhi)作在一塊半導體上。通常情況下半導體所應(ying)用到的(de)材(cai)料就是單晶(jing)硅，如果要制(zhi)(zhi)造(zao)用于處理元宇宙數(shu)據的(de)高性能芯片，那(nei)么單晶(jing)硅的(de)純度(du)需要達到99.99999999999%以上。

沒有高(gao)純度的(de)(de)單晶(jing)硅(gui)，就不(bu)(bu)要提芯片，更不(bu)(bu)用(yong)說構建一(yi)個元宇宙的(de)(de)虛擬世界了。作為地球(qiu)上第(di)二豐度的(de)(de)元素(su)，硅(gui)廣泛(fan)地存在于自然界當中。它成(cheng)本(ben)低廉(lian)，溫度穩(wen)定(ding)性好，穿透(tou)電流(liu)(liu)低，如此優異的(de)(de)性能使它代替鍺，成(cheng)為了半導體的(de)(de)主流(liu)(liu)材料。

單(dan)質硅(gui)主要有單(dan)晶(jing)、多晶(jing)以(yi)及非晶(jing)硅(gui)三類形態(tai)，后兩種形態(tai)缺陷太(tai)多，若用于(yu)芯(xin)片制造，在加工過程中會引起基材的(de)電學以(yi)及力學性能變(bian)差，因此只能用高純的(de)單(dan)晶(jing)硅(gui)作為芯(xin)片的(de)基元材料。

二、單晶硅是怎么生產出來的

單晶硅材料制造要經過(guo)如(ru)下過(guo)程：石英砂一(yi)冶金級硅一(yi)提純和精煉(lian)一(yi)沉積多晶硅錠一(yi)單晶硅一(yi)硅片切割。

單晶硅制備，需(xu)要(yao)實現從(cong)多(duo)晶(jing)(jing)到(dao)單晶(jing)(jing)的轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)，即原子由液(ye)(ye)相的隨機排列(lie)直接(jie)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)為有序(xu)陣列(lie)，由不對稱結構轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)為對稱結構。這(zhe)種轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)不是整體效應(ying)(ying)，而是通過(guo)固(gu)液(ye)(ye)界面(mian)的移(yi)動逐漸完(wan)成的，為實現上述轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)化過(guo)程(cheng)，多(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)就(jiu)要(yao)經過(guo)固(gu)態硅(gui)(gui)(gui)到(dao)熔融態硅(gui)(gui)(gui)，再到(dao)固(gu)態晶(jing)(jing)體硅(gui)(gui)(gui)的轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)，這(zhe)就(jiu)是從(cong)熔融硅(gui)(gui)(gui)中生長單晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)所要(yao)遵循的途徑。目(mu)前應(ying)(ying)用最廣泛(fan)的有兩種，坩(gan)堝(guo)(guo)直拉法和無坩(gan)堝(guo)(guo)懸浮區熔法，這(zhe)兩種方法得到(dao)的單晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)分(fen)別稱為CZ硅(gui)(gui)(gui)和FZ硅(gui)(gui)(gui)。