制造芯片的硅晶体的原理和过程方法
芯片制造步骤
芯片制造步骤芯片是现代电子技术的核心，它是由微小的晶体管、电容器、电阻器等元器件组成的集成电路，是各种电子设备的重要组成部分。
芯片制造是一项高度精密的工艺，需要经过多个步骤才能完成。
本文将介绍芯片制造的主要步骤。
1. 晶圆制备晶圆是芯片制造的基础，它是由单晶硅制成的圆形片状物。
晶圆的制备需要经过多个步骤，包括单晶硅的生长、切割、抛光等。
在生长单晶硅的过程中，需要将硅石加热至高温，使其熔化后再逐渐冷却，形成单晶硅。
然后将单晶硅切割成薄片，再进行抛光，使其表面光滑平整，以便后续的工艺步骤。
2. 晶圆清洗晶圆制备完成后，需要进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。
清洗过程中使用的溶液通常是一种强酸或强碱，可以有效地去除表面的有机物和无机物。
清洗后的晶圆表面应该是干净的、光滑的，以便后续的工艺步骤。
3. 光刻光刻是芯片制造中最关键的步骤之一，它是将芯片上的电路图案转移到晶圆表面的过程。
在光刻过程中，需要使用一种称为光刻胶的物质，将电路图案转移到晶圆表面。
首先，在晶圆表面涂上一层光刻胶，然后使用光刻机将电路图案投射到光刻胶上。
光刻胶会在光的作用下发生化学反应，形成一层图案。
然后，使用化学溶液将未曝光的光刻胶去除，留下图案。
4. 蚀刻蚀刻是将晶圆表面未被光刻胶覆盖的部分去除的过程。
在蚀刻过程中，需要使用一种称为蚀刻液的物质，将晶圆表面未被光刻胶覆盖的部分去除。
蚀刻液通常是一种强酸或强碱，可以将晶圆表面的材料蚀刻掉。
蚀刻后，留下的是光刻胶保护的电路图案。
5. 金属沉积金属沉积是将金属沉积在晶圆表面的过程。
在芯片制造中，需要使用金属来制作电路的导线和连接器。
金属沉积通常使用一种称为化学气相沉积（CVD）的技术，将金属蒸发在晶圆表面，形成一层薄膜。
然后，使用化学溶液将未被光刻胶保护的金属薄膜去除，留下电路图案中的金属导线和连接器。
6. 封装测试封装测试是将芯片封装成电子器件，并进行测试的过程。
在封装测试过程中，需要将芯片封装在一个外壳中，并连接上电路板和其他电子元件。
单晶硅的工艺流程
单晶硅的工艺流程
单晶硅是一种非常重要的半导体材料，广泛用于制造太阳能电池、集成电路等高科技产品中。
下面将介绍单晶硅的工艺流程。
单晶硅的制备主要分为以下几个步骤：
1. 矽源材料准备：以石英为主要原料，经过破碎、洗涤等工艺处理，得到高纯度的二氧化硅（SiO2）粉末。
2. 熔融石英：将高纯度二氧化硅粉末与硼酸、陶瓷颗粒等添加剂混合，装入石英坩埚中，通过高温熔化形成熔池。
3. 制取单晶种子：在石英坩埚上方的熔池表面，引入单晶硅种子棒。
种子棒通过旋转和升降动作，让熔池中的熔液附着在棒上，形成单晶硅颗粒。
4. 拉扩晶体：通过旋转、升降等运动，将单晶硅颗粒逐渐拉伸并扩展成一根完整的晶体。
在这个过程中，需要控制温度、引入定向凝固等技术，以保证晶体的纯度和结构完整性。
5. 切割晶体：将拉扩出的单晶硅晶体切割成片，通常使用金刚石锯片进行切割。
切割后的晶片称为硅片。
6. 表面处理：将硅片进行表面处理，通常使用化学气相沉积（CVD）等技术，对表面进行清洁、极细加工等处理，以便
后续工序的制造需要。
7. 清洗和检测：对硅片进行严格的清洗和检测，确保硅片的质量和性能指标符合要求。
涉及的检测项目包括晶格缺陷、杂质浓度、电阻率、表面平整度等。
8. 制作器件：根据具体需求，将硅片制作成太阳能电池、集成电路等不同的器件。
这些器件的制作过程包括光刻法、离子注入、扩散等工艺步骤，具体流程根据不同的器件类型而有所不同。
以上就是单晶硅的主要工艺流程。
通过以上工艺步骤的连续进行，我们可以得到高质量的单晶硅材料，并在此基础上制造出各种半导体器件，推动信息技术、能源等领域的发展进步。
单晶硅生产工艺流程原理
单晶硅生产工艺流程原理单晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于电子器件制造中，特别是在集成电路行业中扮演着关键角色。
单晶硅的制备是一个复杂而精细的工艺过程，需要经过多个步骤才能获得高纯度的单晶硅材料。
下面将介绍单晶硅的生产工艺流程原理。
原料准备单晶硅的生产过程以硅矿石为主要原料。
首先需要将硅矿石经过多道精炼工艺，去除杂质，得到高纯度的硅原料。
这些原料经过淬火、压制等处理后，形成硅棒的初始坯料。
制备硅棒制备硅棒是单晶硅生产的第一步，该过程采用Czochralski法（简称CZ法）或区熔法（简称FZ法）等方法。
在CZ法中，将初始坯料放入石英坩埚中，加热至高温熔化。
然后，在控制的条件下，缓慢降温并用旋转晶稳定法拉出硅棒。
晶棒切割硅棒制备完成后，需要将硅棒切割成薄片，常用的方法是采用金刚石线锯或者线切割机。
这一步骤旨在减小硅片的厚度，方便后续加工。
晶片处理切割后的硅片需要经过多道化学和物理处理，以去除表面杂质和缺陷。
包括去除氧化层、清洗、抛光等工艺，以确保硅片的表面光洁度和纯净度。
晶片生长经过处理后的硅片用作单晶硅的生长基板。
在生长炉中，将硅片加热至高温，通过控制炉内气氛和温度，使硅片逐渐生长为单晶体。
这一步骤需要高度精密的操作和控制，以确保单晶硅的质量和纯度。
晶片切割生长完成后的单晶硅坯料需要进行切割，以得到符合尺寸要求的硅片。
切割方法包括金刚石刀切割、线切割等，确保硅片的准确尺寸和表面光洁度。
清洗和包装最后一步是对切割后的硅片进行清洗和包装。
在超纯水和化学溶剂中清洗硅片表面，去除残留的杂质和可溶性物质，然后精密包装，避免受到环境污染和损坏。
通过以上几个关键步骤，单晶硅的生产工艺流程得以完整实现。
每一个步骤都需要高度精密的操作和控制，以确保最终生产出高纯度、高质量的单晶硅材料，以满足电子器件制造的需求。
单晶硅的生产工艺虽然复杂，但正是这一系列精细工艺的完美结合，才使得单晶硅成为半导体产业中不可或缺的重要材料。
制作碳化硅芯片的工艺流程
碳化硅芯片的制作工艺流程碳化硅（Silicon Carbide, SiC）是一种新型的半导体材料，具有优异的热导率、电导率和耐高温性能，广泛应用于高功率与高频率电子器件的制造。
下面将介绍碳化硅芯片的制作工艺流程，并对各个步骤进行详细描述。
1. 基片选择与准备首先需要选择一种适合的碳化硅基片，一般选择4H-SiC和6H-SiC两种主要的多晶类型。
然后对基片进行表面处理，包括去除基片表面的杂质与氧化层，以及平整化基片表面。
2. 沉积氮化硅层为了减少基片表面的缺陷，并保护基片在后续步骤中不被污染，需要在基片上沉积一层薄的氮化硅（SiN）层。
氮化硅层可以通过低压化学气相沉积（LPCVD）或等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等方法得到。
3. 生长SiC薄膜在氮化硅层上，使用化学气相沉积（CVD）或者分子束外延（MBE）等方法，在基片上生长出一层薄的碳化硅膜。
在生长SiC薄膜的过程中，可以通过控制温度和气氛成分来调节薄膜的晶型和厚度。
4. 制作器件图案在SiC薄膜上，使用光刻技术和化学腐蚀法，按照设计要求制作出器件图案。
首先，在薄膜上覆盖一层感光胶，并曝光处理。
然后，通过显影和腐蚀，去除未曝光的胶层和相应的碳化硅薄膜，得到所需的器件图案。
5. 清洗与除胶经过刻蚀后，需要对样品进行清洗，去除残留的光刻胶和腐蚀产物。
一般使用有机溶剂和酸碱等清洗液进行浸泡和超声清洗，确保样品表面干净。
6. 金属电极沉积根据设计要求，在样品上部署金属电极。
通过物理气相沉积（PVD）、磁控溅射等方法，在芯片表面沉积金属层，并使用光刻与刻蚀技术将金属层剥离形成所需的电极。
7. 退火处理退火是为了消除在制作过程中产生的缺陷和应力，提高晶体的质量。
通过高温退火，可以修复晶体中的位错和氮气等缺陷，并改善材料的晶体结构和电学性能。
8. 测试与封装制作完成的碳化硅芯片需要进行电性能测试和可靠性测试。
测试包括器件的电流–电压特性、频率特性以及热特性等。
芯片制程工艺流程知识总结(以Intel芯片为例)
芯片制程工艺流程知识总结（以Intel芯片为例）
如果问及芯片的原料是什么，大家都会轻而易举的给出答案——是硅。这是不假，但硅又来自哪里呢？其实就是那些最不起眼的沙子。难以想象吧，价格昂贵，结构复杂，功能强大，充满着神秘感的芯片竟然来自那根本一文不值的沙子。当然这中间必然要经历一个复杂的制造过程才行。
6、封装将制造完成晶圆固定，绑定引脚，按照需求去制作成各种不同的封装形式，这就是同种芯片内核可以有不同的封装形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN等等。这里主要是由用户的应用习惯、应用环境、市场形式等外围因素来决定的。
7、测试、包装经过上述工艺流程以后，芯片制作就已经全部完成了，这一步骤是将芯片进行测试、剔除不良品，以及包装。
下面，就让我们跟随芯片的制作流程，了解这从“沙子”到“黄金”的神秘过程吧！（以Intel芯片为例）
芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个环节：
1，芯片的原料晶圆晶圆的成分是硅，硅是由石英沙所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将些纯硅制成硅晶棒，成为制造集成电路的石英半导体的材料，将其切片就是芯片制作具体需要的晶圆。晶圆越薄，成产的成本越低，但对工艺就要求的越高。
制造芯片的硅晶体的原理和过程方法
工业硅中所含杂质主要有Fe、Al、C、B、P、Cu 等， 其中Fe 含量最多。工业硅的纯化最常用的方法是酸浸（酸洗）。
由石英砂（SiO2）制备多晶硅来自流程：在粗四氯化硅中含有杂质如硼、磷、钛、铁、铜等的氯物， 提纯的目的就是最大限度的出去这些杂质。常用精馏提纯。
其中铜互连技术用于提高速度，而另外两项技术主要用于控 制电能泄漏和减少电能需求（由于更有效的利用了电能，从 而降低了芯片的发热量，这也同样有助于运行速度的提升）。 尽管有了这些技术，但是许多年来，制作芯片的硅衬底本身 在本质特性上并未发生任何变化。目前在一些实验中采用了 单一同位素硅（100 ％的硅28，没有 掺杂任何硅29 和硅30 的成分， 该材料号称“最纯洁的硅元”）做原料，大大改 善了芯片的发热和能耗问题。尽管这种纯同位素材料与 现在的混和同位素材料相比能够带来高达60%的性能提升， 但是其高昂的制造成本也使得该材料被大规模使用的可能性 变得微乎其微。
抗蚀剂）。将掩模放在圆片的上方，使紫外线照射在圆片上， 使没有掩模保护的光刻胶变硬。用酸腐蚀掉没有曝光部分的 光刻胶及其下面的二氧化硅薄层，裸露的硅区部分再做进一 步处理。 用离子植入法将掺杂物掺入硅中构成元件的n 型和 p型部分，在硅片上形成元件。
此时硅片上部是铝连接层，两层连接层之间被二氧化硅绝缘 层隔开。铝连接层由蒸发工艺生成， 有掩模确定它的走线。 当整个制造过程完成以后，使用电探针对每一个芯片进行检 验。将不合格的产品淘汰， 其它产品进行封装后在不同温度 及环境条件下的检验，最终成为出厂的芯片。
硅晶体的提纯
正是由于低纯度的硅对芯片的功能和成品率有如此重 大的影响，所以工业生产就要求高纯硅，以满足器件质量 的需求。在半导体材料的提纯工艺流程中，一般说来，化 学提纯在先， 物理提纯在后。原因是：一方面化学提纯 可以从低纯度的原料开始，而物理提纯必须使用具有较高 纯度的原料；另一方面是化学提纯难免引入化学试剂的污 染，而物理提纯则没有这些污染。
单晶硅生产工艺流程
单晶硅生产工艺流程
单晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于电子行业。
其生产工艺是一个复杂而精细的过程，需要经过多个环节才能获得高纯度的单晶硅材料。
下面将介绍单晶硅生产的工艺流程。
原料准备
单晶硅的生产原料主要是二氧化硅，通常以石英砂为主要原料。
石英砂经过粉碎、洗选等处理，去除杂质后，形成符合生产要求的二氧化硅供应原料。
熔融
原料经过混合后，放入熔炉中进行熔融处理。
熔炉内部温度高达数千摄氏度，使得原料熔化成液态。
在熔融的过程中，通过控制温度和熔体的流动速度，可以使杂质被分离出去，从而提高单晶硅的纯度。
晶体生长
熔融的单晶硅液在适当的条件下，通过晶体生长技术，可以形成单晶硅晶体。
晶体生长的过程中需要控制温度和其他参数，使得晶体的结构均匀，避免晶体内部出现缺陷。
检测与加工
生长出的单晶硅晶体需要经过严格的检测，以确保其纯度和结构符合要求。
通过X 射线衍射、电子显微镜等技术对单晶硅进行检测。
在检测合格后，对单晶硅晶体进行切割、抛光等加工处理，将其制成符合要求的单晶硅晶片。
清洗与包装
最后，制成的单晶硅晶片需要进行清洗处理，去除表面的杂质和污垢。
清洗后的单晶硅晶片被包装，以便运输和使用。
包装过程需要保证环境清洁，避免再次污染单晶硅晶片。
总的来说，单晶硅的生产工艺流程包括原料准备、熔融、晶体生长、检测与加工、清洗与包装等多个环节。
每个环节都需要严格控制，以确保最终产出的单晶硅具有高纯度和良好的结晶质量，满足电子行业对材料的要求。
单晶硅的制备过程将科技和工艺结合起来，体现了人类对材料制备工艺的不断探索和创新。
硅片制造工艺流程
硅片制造工艺流程一、引言硅片是集成电路制造中的重要材料，它是制造芯片的基础。
本文将详细介绍硅片制造的工艺流程，包括硅片的原材料、制备方法以及后续的加工步骤。
二、硅片制造的原材料硅片的主要原材料是硅石，它是一种含有高纯度硅的矿石。
硅石经过破碎、磨粉和洗涤等处理，得到高纯度的硅粉。
硅粉中的杂质经过化学处理和高温热解去除，最终得到高纯度的硅。
三、硅片制备方法硅片的制备主要有以下几个步骤：3.1 溅射法溅射法是一种常用的制备硅片的方法。
它使用高纯度的硅靶作为溅射材料，在真空环境中进行溅射沉积。
通过控制沉积温度、气压和靶材的纯度等参数，可以得到高质量的硅片。
3.2 Czochralski法Czochralski法是一种通过熔融硅制备硅片的方法。
首先将高纯度硅加热至熔点，然后将单晶硅籽晶放入熔池中，慢慢拉出并旋转晶体，在晶体表面形成一层均匀厚度的硅片。
3.3 浮基法浮基法是一种制备大尺寸硅片的方法。
它使用硅溶液在液面上浮起并结晶，最终形成硅片。
浮基法可以制备出较大尺寸的硅片，但是需要保证溶液的纯度和稳定性。
四、硅片的加工步骤硅片制备完成后，需要进行一系列的加工步骤，以得到最终的芯片。
4.1 切割硅片首先需要根据芯片尺寸的要求进行切割。
常用的切割方法有钻石切割和线锯切割。
通过控制刀具的速度和切割厚度，可以得到理想尺寸的硅片。
4.2 清洗切割后的硅片需要进行清洗，以去除切割时产生的杂质和残留物。
清洗过程中使用酸碱溶液和超纯水进行循环清洗，确保硅片的表面洁净。
4.3 抛光清洗后的硅片表面可能存在微小的凸起或缺陷，需要进行抛光处理。
抛光可以通过机械抛光或化学机械抛光来实现，使硅片表面变得光滑均匀。
4.4 贴膜抛光后的硅片需要进行保护贴膜。
贴膜可以防止硅片表面受到污染和损伤，同时也有助于提高硅片的光学性能和化学稳定性。
4.5 检验最后，对贴膜后的硅片进行质量检验。
检验包括外观质量、尺寸精度和表面平整度等方面的检查，以确保硅片满足要求。
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硅半导体晶体管。大约1953 年晶体管才开始用于计算机。 1958 年在美国得克萨斯仪器 公司工作的美国人杰克吉尔 比提出将两个晶体管放在一 片芯片上的设想，从而发明 了第一个集成电路。随着技 术进步，集成电路规模越来 越大，功能越来越强。 现在的计算机要靠硅芯片。 硅芯片所记录的信息是被描述上去的。硅芯片愈小，精确 地记录信息就愈难。但是，晶体芯片能够以容纳电荷的形 式容纳信息，并且能够更加有效地编排信息。 基克斯说，利用这种分子技术所生产的芯片体积小得
抗蚀剂）。将掩模放在圆片的上方，使紫外线照射在圆片上， 使没有掩模保护的光刻胶变硬。用酸腐蚀掉没有曝光部分的 光刻胶及其下面的二氧化硅薄层，裸露的硅区部分再做进一 步处理。 用离子植入法将掺杂物掺入硅中构成元件的n 型和 p型部分，在硅片上形成元件。
此时硅片上部是铝连接层，两层连接层之间被二氧化硅绝缘 层隔开。铝连接层由蒸发工艺生成， 有掩模确定它的走线。 当整个制造过程完成以后，使用电探针对每一个芯片进行检 验。将不合格的产品淘汰， 其它产品进行封装后在不同温度 及环境条件下的检验，最终成为出厂的芯片。
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利用硅藻研制的 三维计算机...
大脑细胞和 计算机芯片融合
年来 球电 年来， 球电 业 硅 实际 ， 昂贵。 昂贵。 决这 代 来 。 近， 近，科学家 经 功 电 大规 大规 其基 : 硅 产 真 可 果能够 果能够 硅 ，硅 硅 ， 导 问题， 问题，科学家们 电 。 概念
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硅晶体的提纯
正是由于低纯度的硅对芯片的功能和成品率有如此重 大的影响，所以工业生产就要求高纯硅，以满足器件质量 高纯硅， 高纯硅 的需求。在半导体材料的提纯工艺流程中，一般说来，化 化 学提纯在先， 物理提纯在后。原因是：一方面化学提纯 学提纯在先， 物理提纯在后 可以从低纯度的原料开始，而物理提纯必须使用具有较高 纯度的原料；另一方面是化学提纯难免引入化学试剂的污 染，而物理提纯则没有这些污染。 工业硅，一般指95%~ 99%纯度的硅 ，又称粗硅，或 称结晶硅。这种硅是石英砂在电炉中用碳还原方法冶炼而 成的，其反应式为：
王晓艳
一基本概念
1.什 1.什么是硅晶体 2.什 2.什么是芯片
二制造芯片的原理和过程方法 二制造芯片的原理和过
1.原理 1.原理 2.过 2.过程和方法
三芯片的发展 三芯片的发
一基本概念
1.什么是硅晶体 1.什么是硅晶体 硅在元素周期表中是第Ⅳ主族 元素，它的原子最外层有四个电子， 所以硅在化合物中呈四价。半导体 硅主要有多晶硅和单晶硅，在单晶 硅中所有的硅原子按一定规律整齐 排列，结构完全是金刚石型的。每 个原子和邻近的四个原子以共价键 结合。组成一个正四面体，每个硅原子可以看成是四面体
这种材料又称作“应变硅”（“strained” silicon）。 右图即是纯硅在发生原子间力应变 后晶体结构线性扩张的示意图 而作为晶状硅雏形的非晶硅， 虽然价格也比较低廉，但由于晶 状硅芯片与非晶状硅芯片都很硬 脆、易碎、比重大，都不是可供 消费电子产品选择的佳品。因此 取代非晶硅是塑料芯片短期内的 目标。
在芯片上布满了产生脉冲 电流的微电路。计算机内的 电路很小，使用的电流也 很小所以也称芯片为微电子 器件。 微型计算机中的主要芯片有微处理芯片、接口芯片、存储 器芯片等。
二 制造芯片的硅晶体的原理和过程方法 1 原理
硅片的平整度、表面颗粒度、委屈电阻率均匀性控制
等方面对芯片的功能和成品 率都有很大影响。 如果硅片的平整度不够， 由于光的衍射作用，线条的 精确度无法保证而且硅 片中央与边沿的光刻精度一 致性会变差。 硅片表面硅片表面吸附的微小杂质颗粒，我们无法用肉 眼发现，必须借助电子显微镜在暗场下观察。暗场下的亮 点象天上的星星一样，它是芯片的天敌，可以导致器件失 效，严重影响器件的可靠性。微小杂质颗粒的来源主要是 化学试剂、气体及环境。
像尘粒一样。他还说：“你一走进房间，它就可以把电视调 到你最喜欢的频道上。也就是说，免得你来来回回操纵鼠标 而患腕关节不适之综合症状，把你的手指变成了鼠标。” 在半导体制造业发展的几十年中，硅原料本身的自然属 性一直没有对芯片运行速度的等方面对行骗的功能和成品率都有很大影
响。
提高产生任何阻碍作用。但是，随着芯片制造技术的不断改 进，硅原料自身的一些不足之处逐渐成为了芯片运行速度进 一步提高的绊脚石。为此涌现出一系列的制程技术用来改进 这种状况，包括铜互连（copper interconnects）技术，低介 电薄膜（low-k dielectrics）技术和硅晶绝缘体（silicon on insulator，SOI）技术等等。
2 芯片的制造
要在大约5 平方毫米的薄硅片上制作数百个电路，需要非 常精密的生产技术。芯片上的元件是用微米测量的，定位时 的精密度为1-2 毫米。芯片是在超净化的工厂内，使用由具有
专门技术的计算机控制的机器制 造的。在制造过程中需要用高倍 显微镜对芯片进行观察。 制造芯 片时，将元件和电路连线置于硅 片的表面和内部，形成9-10 个不 同的层次。在真空中生成圆柱形 的纯硅晶体，然后将其切成0.5 毫米厚的圆片，将圆片的表面磨 得极其光滑。利用存储在电子计 算机存储器里的电路设计程序，为芯片的各层制造一组“光 掩模”，这种掩模是正方形的玻璃。用照相处理的办法或电 子流平板印刷技术将每一层的电路图形印在每一块玻璃掩模 式上，因而玻璃仅有部分透光。当上述圆片被彻底清洗干净 后，再放入灼热的氧化炉内，使其表面生成二氧化硅薄绝缘 层。然后再涂上一层软的易感光的塑料（称为光刻胶或光致
的中心。常压下，金刚石构型的硅在低于1414℃时是稳定的。 所以通常用的硅都是单晶硅
用扫描隧道显向镜观察到的硅晶体表面的原子排列(Si(m)７×7结构)
硅的价电子分布是3S3P。一个3S轨道上的电子激发到 3P轨道上形成新的SP杂化轨道。硅原子的杂化轨道决定 了硅晶体必为金刚石结构。四个最邻近的原子构成四面体， 硅晶体中所有的价电子束缚在共价键上没有自由移动的电 子，不能导电。只有当电子激发脱离共价键，成了自由移 动的电子才能导电激发脱离共共价键的电子越多导电性越 强，这也就是半导体性。
2 什么是芯片 芯片，准确地说就是硅片 硅片，也 芯片 硅片 集成电路。是微电子技术的主要 叫集成电路 集成电路 产品。所谓微电子是相对强电弱电 等概念而言的。指他处理的电子信 号极其微小。它是现代信息技术的 基础。计算机芯片是一种用硅材料 制成的薄片，大小仅有手指甲的一 半。一个芯片是有几百个微电路连在一起的，体积很小，
其中铜互连技术用于提高速度，而另外两项技术主要用于控 制电能泄漏和减少电能需求（由于更有效的利用了电能，从 而降低了芯片的发热量，这也同样有助于运行速度的提升）。 尽管有了这些技术，但是许多年来，制作芯片的硅衬底本身 在本质特性上并未发生任何变化。目前在一些实验中采用了 单一同位素硅（100 ％的硅28，没有 掺杂任何硅29 和硅30 的成分， 该材料号称“最纯洁的硅元”）做原料，大大改 善了芯片的发热和能耗问题。尽管这种纯同位素材料与 现在的混和同位素材料相比能够带来高达60%的性能提升， 但是其高昂的制造成本也使得该材料被大规模使用的可能性 变得微乎其微。
三 芯片的发展
1950~1960 年的空中竞争非常激烈。美国为了在飞船有 限的空间内做更多的事要求设备的体积小而再小，以便在很 小的空间内能装更多的电子设备，从而发展芯片。许多生产 者很快利用芯片体积小，消耗电流少的优点，进一步生产了 微型计算器和微型计算机。自从第一台电子管计算机发明后， 1974 年，三个美国科学家巴丁、肖克莱和布拉坦发明了晶 体管。最早的晶体管是用锗半导体制成的，后来才使用
径，寻 硅 现 电 业界为 来 代技术 硅技
间距加大， 可 距加大，
减小电子通行所受到的阻碍， 也就相当于减小了电阻，这样 一来发热量和能耗都会降低， 而运行速度则得以提升。而实 现该技术的关键是能否找到一 种成本相对较低， 可大规模应 用的方法来加大硅原子距。 右图是硅与硅锗两种材料的晶 格对比。可以看到，通过向硅 原料中掺入锗的方式可以扩大 原子距，这就是IBM 开发的 锗原料.
工业硅中所含杂质主要有Fe、Al、C、B、P、Cu 等， 其中Fe 含量最多。工业硅的纯化最常用的方法是酸浸（酸洗）。
由石英砂（ 制备多晶硅的流程： 由石英砂（SiO2）制备多晶硅的流程：
在粗四氯化硅中含有杂质如硼、磷、钛、铁、铜等的氯物， 提纯的目的就是最大限度的出去这些杂质。常用精馏提纯。 在1100~1200 C °下还原 SiHCl3 沉积多晶硅，也是目 前多晶硅材料生产的主要方法。因为氢气易于净化，而 且在硅中的溶解度极低。反应方程式为：