一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就是(shi)把一個電路所需的(de)晶體(ti)(ti)管和其他器件制作在一塊半導體(ti)(ti)上。通常情況下半導體(ti)(ti)所應用到的(de)材料就是(shi)單(dan)晶硅(gui)，如(ru)果要制造用于處理元宇宙數據(ju)的(de)高性能芯片，那么(me)單(dan)晶硅(gui)的(de)純度需要達到99.99999999999%以上。

沒(mei)有(you)高純度的(de)單(dan)晶硅，就不要(yao)提芯片，更不用說構建一(yi)個元宇宙的(de)虛擬世(shi)界了。作為地(di)球(qiu)上第二豐(feng)度的(de)元素，硅廣(guang)泛地(di)存在于自然界當中(zhong)。它成本(ben)低廉，溫(wen)度穩(wen)定性好，穿透電流低，如此優異的(de)性能使它代替鍺(zang)，成為了半(ban)導(dao)體的(de)主流材料。

單(dan)質硅(gui)主要有單(dan)晶、多(duo)晶以(yi)(yi)及(ji)非晶硅(gui)三類形態，后兩種形態缺陷太多(duo)，若用(yong)于芯(xin)片制造，在加工過(guo)程中(zhong)會引(yin)起基材的電學(xue)以(yi)(yi)及(ji)力學(xue)性能(neng)變差，因(yin)此只能(neng)用(yong)高(gao)純(chun)的單(dan)晶硅(gui)作為芯(xin)片的基元材料。

二、單晶硅是怎么生產出來的

單晶硅材料制(zhi)造要經過如(ru)下(xia)過程：石英砂(sha)一(yi)(yi)冶金級(ji)硅一(yi)(yi)提純(chun)和精煉(lian)一(yi)(yi)沉(chen)積多晶硅錠一(yi)(yi)單晶硅一(yi)(yi)硅片(pian)切(qie)割。

單晶硅制備，需要(yao)實現(xian)(xian)從多晶(jing)(jing)到(dao)單晶(jing)(jing)的(de)(de)(de)轉變(bian)，即(ji)原子由液相的(de)(de)(de)隨機排列(lie)直接轉變(bian)為有(you)序陣列(lie)，由不(bu)對稱(cheng)結構轉變(bian)為對稱(cheng)結構。這種轉變(bian)不(bu)是整體效應，而(er)是通過固液界面的(de)(de)(de)移(yi)動逐(zhu)漸完成的(de)(de)(de)，為實現(xian)(xian)上述轉化(hua)過程，多晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)就要(yao)經過固態(tai)硅(gui)(gui)到(dao)熔(rong)融態(tai)硅(gui)(gui)，再到(dao)固態(tai)晶(jing)(jing)體硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)轉變(bian)，這就是從熔(rong)融硅(gui)(gui)中生(sheng)長單晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)所要(yao)遵(zun)循的(de)(de)(de)途徑。目前應用最廣泛的(de)(de)(de)有(you)兩(liang)種，坩堝直拉法(fa)(fa)和(he)無(wu)坩堝懸浮區(qu)熔(rong)法(fa)(fa)，這兩(liang)種方法(fa)(fa)得(de)到(dao)的(de)(de)(de)單晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)分別稱(cheng)為CZ硅(gui)(gui)和(he)FZ硅(gui)(gui)。