单晶硅是什么材料

一、芯片为什么要用单晶硅

芯片就是把一个电路所需的晶体管和其他器件制作在一块半导体上。通常情况下半导体所应用到的材料就是单晶硅，如果要制造用于处理元宇宙数据的高性能芯片，那么单晶硅的纯度需要达到99.99999999999%以上。

没有高纯度的单晶硅，就不要提芯片，更不用说构建一个元宇宙的虚拟世界了。作为地球上第二丰度的元素，硅广泛地存在于自然界当中。它成本低廉，温度稳定性好，穿透电流低，如此优异的性能使它代替锗，成为了半导体的主流材料。

单质硅主要有单晶、多晶以及非晶硅三类形态，后两种形态缺陷太多，若用于芯片制造，在加工过程中会引起基材的电学以及力学性能变差，因此只能用高纯的单晶硅作为芯片的基元材料。

二、单晶硅是怎么生产出来的

单晶硅材料制造要经过如下过程：石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割。

单晶硅制备，需要实现从多晶到单晶的转变，即原子由液相的随机排列直接转变为有序阵列，由不对称结构转变为对称结构。这种转变不是整体效应，而是通过固液界面的移动逐渐完成的，为实现上述转化过程，多晶硅就要经过固态硅到熔融态硅，再到固态晶体硅的转变，这就是从熔融硅中生长单晶硅所要遵循的途径。目前应用最广泛的有两种，坩埚直拉法和无坩埚悬浮区熔法，这两种方法得到的单晶硅分别称为CZ硅和FZ硅。