成都獵頭公司淺析芯片的原材料是什么呢？芯片在我們生活中有多重要呢？小到無線耳機、智能手機，大到汽車火車、飛機輪船，再到冰箱、電視、洗衣機等等都離不開芯片。可以說，芯片已經(jīng)是我們生活中不可或缺的電子元器件了。但是你能想想這么一款精密器件，它居然是由沙子制成的嗎？

第一步，硅提煉及提純

芯片是由單質(zhì)硅制成的，但自然界中并沒有天然的單質(zhì)硅，大都以硅的氧化物（二氧化硅、SiO2）形態(tài)存在，二氧化硅恰好是沙子的主要成分。

芯片所使用的沙子并非我們?nèi)粘Ｔ诤?、河道、建筑工地等所見的那種，因為這種沙子含有紅色、黃色、橙色的雜質(zhì)，提純難度更大。

芯片使用的沙子叫硅砂，這種沙子幾乎沒有其他的雜質(zhì)，就是純凈的二氧化硅。那么如何把二氧化硅變成單質(zhì)硅呢？

工業(yè)上經(jīng)常用碳在高溫下還原二氧化硅，然后制得含有少量雜質(zhì)的粗貴。

化學(xué)式：SiO2+2C==高溫==Si+2CO↑

我們將二氧化硅和碳充分混合，然后放入電弧爐中，加熱到2000℃以上，在高溫下，碳會與二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，爐膛底部會留下單質(zhì)硅，而CO變?yōu)闅怏w排出。

之后再用氧氣對硅進行處理，把鈣、鋁等雜質(zhì)去除，得到純度為99%的單質(zhì)硅。這個純度遠達不到制造芯片的標(biāo)準(zhǔn)。

為了進一步提純單質(zhì)硅，我們需要將其研磨成粉狀，然后加入氯化氫，放入流化床反應(yīng)器中，加熱到300℃讓其充分反應(yīng)，生成三氯硅烷，同時去除鐵、硼、磷等雜質(zhì)。

三氯硅烷繼續(xù)加熱到1000℃，然后與氫氣反應(yīng)，最終形成純度為99.999999%的單質(zhì)硅，這個級別的硅就可以用來制造芯片了。

但此時的單質(zhì)硅只能算多晶硅，由數(shù)量眾多的小晶體或者微晶構(gòu)成，這些小晶體之間的連接處有晶界，晶界會導(dǎo)致電子信號混亂，因此必須更改硅的結(jié)構(gòu)，使其變成單晶硅。

第二步單晶硅生長

多晶硅變單晶硅的過程叫做直拉單晶技術(shù)，又稱長晶。它的工藝流程為：熔化一→縮頸生長一→放肩生長一→等徑生長一→尾部生長。

熔化：簡單來說就是將多晶硅加入石英鍋內(nèi)，加熱到熔點以上（1420℃），整個工程不能接觸空氣，因此長晶爐一般都是抽成真空，然后加入氬氣。

縮頸生長：將微小的晶粒放入熔化的硅熔體中，因為溫度差導(dǎo)致接觸面產(chǎn)生熱應(yīng)力，形成位錯，此時快速提升，使長出的籽晶直徑減小到46mm左右。

而放肩生長就是將晶體的直徑放大至所需的尺寸，該過程需要注意降溫、減小拉速。

等徑生產(chǎn)，就是保持晶體直徑不變，持續(xù)拉長的過程。

尾部生長與放肩生長過程相反，當(dāng)直徑縮小至一個點時，晶棒就會與硅熔體分離。整個長晶過程結(jié)束。多晶硅也就變成了單晶硅棒，也就是我們常說的硅錠。

目前硅錠的直徑大都為150mm、300mm、450mm三種，用于制造8英寸、12英寸的晶圓。

第三步制成晶圓

硅晶棒是無法直接進行刻蝕的，它需要經(jīng)過切斷、滾磨、切片、倒角、拋光、激光刻等程序后，才能成為芯片制造的基本材料——“晶圓”。

晶圓的切片方法有傳統(tǒng)的機械切割（劃片）和激光切割（切片）。

機械切割是直接將鉆石鋸片作用在晶圓表面，產(chǎn)生應(yīng)力，使其分割。切割寬度一般為25－35μm之間，速度為8－10mm／s，切割慢，不同規(guī)格需要不同的刀具。

此外，機械切割容易造成晶圓崩邊、破損等現(xiàn)象。

而旋轉(zhuǎn)砂輪式切割雖然可以降低晶圓破損，但需要去離子水冷卻，又導(dǎo)致成本較高。于是發(fā)明了新型激光切割。

激光切割不會產(chǎn)生機械應(yīng)力，大大地保證了晶圓的質(zhì)量。

此外激光的精確度更高，可以達到亞微米級別，非常適合精密加工，在強大的脈沖能量下，硅材料直接汽化產(chǎn)生均勻的溝道，實現(xiàn)切割。

激光切割速度更快，且不需要冷卻水，更不會出現(xiàn)磨損刀具的問題，可以24小時不間斷作業(yè)。

激光對晶圓有更好的兼容性和通用性。

切割后的晶圓再通過氧化、化學(xué)氣相沉積等方法進行鍍膜，使表面形成一層SiO2薄膜，并在SiO2薄膜中進行N型、P型摻雜。

是不是很多網(wǎng)友認(rèn)為晶圓就像一張DVD光盤，其實并非如此，晶圓不是標(biāo)準(zhǔn)的圓形，一般都會切出一個邊，當(dāng)作類似三角形的“底”，成為“有底的圓”。