芯片是现代集成电路工业中必不可少的半导体元器件,航空、航天、军工等高科技领域,以及日常生活中我们用的手机、电脑、冰箱、洗衣机……几乎所有电器设备都离不开芯片。芯片的基底是单晶硅材料。那么,单晶硅从何而来?这里提到了硅,你一定马上联想到含有二氧化硅的沙子。对!就是沙子,高纯度、高品位的白色沙子,即石英砂,是制造单晶硅的重要原料。
制造单晶硅的第一步是得到粗硅,也就是把石英砂中的二氧化硅在1800℃的高温条件下用碳还原为单质硅;之后,将粗硅与氯气反应,得到液态的四氯化硅(SiCl4);四氯化硅经过精馏提纯后被超纯氢气还原,生成纯度较高的单质硅;最后,用逐步分段熔解—凝固的区域熔融法处理单质硅,就得到了高纯单质硅。
这种高纯单质硅经过直拉—裁切—打磨—切片等工序,最终变成了特定尺寸的单晶硅片。单晶硅片再经过刻蚀、镀铜及封装等工艺流程,最终成为一枚枚可以大显身手的芯片。
意外不意外?惊喜不惊喜?没想到吧,沙子的贡献是如此之大,看来“一沙一世界”不仅包含着哲理,还蕴藏着不少科学知识。