半导体的制造工艺中的关键是什么？

硅的主要来源是石英砂（二氧化硅），硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来，换句话说就是要将硅还原出来，采用的方法是将二氧化硅和碳元素（可以用煤、焦炭和木屑等）一起在电弧炉中加热至2100°C左右，这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为：SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)（吸热）

（2）

上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质，称为冶金级硅，其纯度与半导体工业要求的相差甚远，因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体，最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。化学反应方程式为：Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)（放热）

(3）

随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中，从而除去氢气，同时析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999%的硅，换句话说，也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。

（4）

进行到目前为止，半导体硅晶体对于芯片制造来说还是太小，因此需要把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C以再次熔化 。为了防止硅在高温下被氧化，坩埚会被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度99.7%的钨丝悬挂硅晶种探入熔融硅中，晶体成长时，以2~20转/分钟的转速及3~10毫米/分钟的速率缓慢从熔液中拉出：

探入晶体“种子”

长出了所谓的“肩部”

长出了所谓的“身体”

这样一段时间之后就会得到一根纯度极高的硅晶棒，理论上最大直径可达45厘米，最大长度为3米。

以上所简述的硅晶棒制造方法被称为切克劳斯法（Czochralski process，也称为柴氏长晶法），此种方法因成本较低而被广泛采用，除此之外，还有V-布里奇曼法（Vertikalern Bridgman process）和浮动区法（floating zone process）都可以用来制造单晶硅。

半导体产业的发展关系到未来的科技发展，是国家经济发展的重要支撑产业。半导体设备是半导体产业的支柱产业，主要应用于两大领域: IC制造、 IC封测。这两个行业都是技术密集型产业，长期被少数国外企业垄断，技术门槛很高。而成熟的技术，大部分都是从国外引进的，大部分配件和系统都是集成的，对国内不开放，形成了技术壁垒，导致国内的技术依赖程度很高。

在全球半导体产业的最底层，是一些劳动力密集型产业，发达国家的产业转移，中国自主创新的技术很少。国外的高科技对中国一直都是封锁的，靠外国人是不行的，中国人只能走自主研发的道路，而不是靠国外技术。但随着技术的发展，我国已经走出了一条自主创新的发展道路。被“卡脖子”的国产半导体零部件的国产化程度将会越来越高。

我国只有不断地加大对半导体产业领域的布局以及资金的支持才能够最终实现自主创新，够提升国家的科技竞争力和国家综合实力。目前我国半导体产业的发展已上升到国家战略高度，国家集成电路产业投资基金的持续投入充分体现了国家对产业的支持，国产半导体设备企业迎来了崛起的良机。中国政府通过政策推动和大基金的运用来推动产业发展，并通过并购、参股等市场化投资，提升中国半导体产业的技术水平和国际竞争力。

当前，中国正处于产业升级阶段，全球集成电路半导体和光电子企业向中国转移和产业结构调整，将极大地加快现代高新技术产业的发展步伐。新材料产业的发展，不仅将带动传统产业和支柱产业的技术进步和产品的升级，同时也将推动国家高新技术产业的整体发展和整体实力的提升。