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シリコンウェハーまたはシリコンウェーハ (silicon wafer) は、高純度な珪素(シリコン)の薄円盤。ウェハー。

◆ 概要

珪素のインゴットを厚さ1mm程度に切断したものであり、インゴットの直径は150mm(6インチ)、200mm(8インチ)、300mm(12インチ)のものがMOSデバイス用には一般的に使用されるが、ダイオード等のチップサイズの小さなものには未だに100mm(4インチ)、125mm(5インチ)のものも使われている。

基本的にチップサイズの大きなMPUや大量に生産してコストを低減する必要のあるメモリ(DRAM、フラッシュメモリ)には大口径のウェーハが使用され、300mm化の進展も著しい。

集積回路 (IC/LSI)の製造に最も多く使用される。このウェーハにアクセプターやドナーとなる不純物導入や絶縁膜形成、配線形成をすることにより半導体素子を形成することができる。

半導体デバイス用シリコンウェーハとしては、鏡面加工したPolished Wafer(PW)が使われるが、その内容を細かく見るとPWの中でも結晶欠陥COP(Crystal Originated Particle)の密度によっていくつかの水準に分けられるほか、Epitaxial Wafer(エピウェーハ)、Anneal Wafer(アニールウェーハ)などいくつかのバリエーションがあり、コスト、特性を勘案してデバイス製造に用いられている。

◆ 製造プロセス

シリコンウェーハ製造プロセスは大きく、結晶成長工程とウェーハ加工工程に分けられる。結晶成長工程ではFZ法やCz法により結晶成長させるが、現在のシリコンウェーハの大部分はCz法によって製造されているため、以下はCz法で代表して記述する。

; 結晶成長プロセス

シリコン融液→種結晶からの成長→ネッキングによる結晶無転位化→径制御→直胴部形成→ボトム形成→メルトからの切り離し→冷却→方位&径加工→ブロック切り出し

; ウェーハ加工プロセス

スライス→面取り→ラップ→エッチング→ドナーキラー→精面取り→研磨

工程間には汚れを取り除くため、RCA洗浄をベースにした各種洗浄が用いられる。

◆ メーカー

シリコンウェーハの大手ベンダーには日系メーカーが多く、全体に占める日系のシェアは60%を超える。最大手は信越半導体、二番手はSUMCOである。以下、MEMC(米)、Siltronic(独)、コバレントマテリアル(日)、LG Siltron(韓)などが大手で、それ以外にも比較的小規模なメーカー、再生ウェーハ専門、SOIウェーハ専門など、特徴を持ったメーカーが存在する。

SOITEC(仏)は次世代デバイス用(高速、低消費電力を狙ったMPUなど)に使われる薄膜SOIウェーハでは、代表的なメーカーである。

◆ 関連項目

・ 電子部品

・ ダイシングソー

・ 電子立国日本の自叙伝 - 1991年にNHKスペシャル枠で放送されたドキュメンタリー番組。第1回放送でシリコンウェハーの製造過程を詳細に捉えている。

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