一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就是把一個電路所需的晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)和其(qi)他器件制作(zuo)在一塊半導體(ti)(ti)上。通(tong)常情(qing)況下半導體(ti)(ti)所應用到(dao)的材料(liao)就是單(dan)晶(jing)硅(gui)(gui)，如果要制造用于(yu)處(chu)理元宇宙數據的高性能芯(xin)片，那么單(dan)晶(jing)硅(gui)(gui)的純度需要達(da)到(dao)99.99999999999%以(yi)上。

沒有高純度(du)的(de)單晶硅(gui)，就不要提芯片，更不用(yong)說(shuo)構建一個元宇宙的(de)虛擬世界了(le)。作為地球上第(di)二豐度(du)的(de)元素，硅(gui)廣泛地存在于自然界當中。它成(cheng)本低廉，溫度(du)穩定(ding)性(xing)好(hao)，穿透電(dian)流低，如此(ci)優異(yi)的(de)性(xing)能使它代替鍺(zang)，成(cheng)為了(le)半導(dao)體的(de)主流材料。

單(dan)(dan)質硅(gui)主(zhu)要(yao)有單(dan)(dan)晶(jing)(jing)、多晶(jing)(jing)以及非晶(jing)(jing)硅(gui)三類(lei)形態，后兩種形態缺陷太多，若用于芯片(pian)制造，在加工(gong)過程中(zhong)會引起(qi)基材(cai)的電學以及力學性能(neng)變(bian)差，因此只(zhi)能(neng)用高(gao)純(chun)的單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅(gui)作為芯片(pian)的基元材(cai)料(liao)。

二、單晶硅是怎么生產出來的

單晶(jing)(jing)(jing)硅材(cai)料制(zhi)造要經過如下過程：石英砂一(yi)(yi)冶金級硅一(yi)(yi)提純(chun)和精煉一(yi)(yi)沉積(ji)多晶(jing)(jing)(jing)硅錠(ding)一(yi)(yi)單晶(jing)(jing)(jing)硅一(yi)(yi)硅片切割。

單晶硅制備，需要實(shi)(shi)現從多(duo)晶(jing)到(dao)(dao)單晶(jing)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)，即原子由液相(xiang)的(de)(de)隨機排列(lie)直(zhi)接轉(zhuan)(zhuan)變(bian)為(wei)(wei)(wei)有序陣列(lie)，由不對(dui)稱結構轉(zhuan)(zhuan)變(bian)為(wei)(wei)(wei)對(dui)稱結構。這(zhe)種轉(zhuan)(zhuan)變(bian)不是(shi)整體(ti)效應，而是(shi)通過固液界面的(de)(de)移動逐(zhu)漸完(wan)成(cheng)的(de)(de)，為(wei)(wei)(wei)實(shi)(shi)現上述轉(zhuan)(zhuan)化過程(cheng)，多(duo)晶(jing)硅(gui)(gui)就要經過固態硅(gui)(gui)到(dao)(dao)熔融(rong)態硅(gui)(gui)，再到(dao)(dao)固態晶(jing)體(ti)硅(gui)(gui)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)，這(zhe)就是(shi)從熔融(rong)硅(gui)(gui)中生長單晶(jing)硅(gui)(gui)所(suo)要遵循的(de)(de)途徑。目(mu)前(qian)應用最(zui)廣泛(fan)的(de)(de)有兩種，坩堝直(zhi)拉法和無坩堝懸(xuan)浮區熔法，這(zhe)兩種方(fang)法得到(dao)(dao)的(de)(de)單晶(jing)硅(gui)(gui)分(fen)別(bie)稱為(wei)(wei)(wei)CZ硅(gui)(gui)和FZ硅(gui)(gui)。