シリコンウェハーの作り方

シリコンウェハーの作り方

A ウェハーシリコンウェハは、技術的に非常に高度な手順によって極めて平坦な表面を持つ、厚さ約1ミリメートルのシリコンのスライスです。その後の用途によって、どの結晶成長法を用いるべきかが決まります。例えば、チョクラルスキー法では、多結晶シリコンを溶融し、鉛筆ほどの細さの種結晶を溶融シリコンに浸します。次に、種結晶を回転させながらゆっくりと引き上げます。すると、非常に重く巨大な単結晶が得られます。高純度のドーパントを少量添加することで、単結晶の電気特性を選択することが可能です。結晶は顧客の仕様に従ってドーピングされ、研磨されてスライス状に切断されます。さまざまな追加製造工程を経て、顧客は指定されたウェハを特別なパッケージで受け取ります。これにより、顧客はウェハをすぐに生産ラインで使用することができます。

チョクラルスキー法

現在、シリコン単結晶の大部分はチョクラルスキー法によって成長させられています。この方法では、高純度多結晶シリコンを超高純度石英るつぼで溶融し、ドーパント（通常はB、P、As、Sb）を添加します。薄い単結晶の種結晶を溶融シリコンに浸漬すると、この薄い結晶から大きなCZ結晶が成長します。溶融シリコンの温度と流量、結晶とるつぼの回転、そして結晶の引き上げ速度を精密に制御することで、極めて高品質の単結晶シリコンインゴットが得られます。

フロートゾーン法

フロートゾーン法で製造された単結晶は、IGBTなどのパワー半導体部品への使用に最適です。円筒形の多結晶シリコンインゴットを誘導コイルの上に設置します。高周波電磁場によって、棒の下部からシリコンが溶融されます。電磁場は、誘導コイルの小さな穴を通して、下にある単結晶へのシリコンの流れを制御します（フロートゾーン法）。ドーピングは、通常、BまたはPを用いて、気体状物質を添加することによって行われます。