シリコンウエハーの作り方

シリコンウエハーの作り方

A ウエハース単結晶とは、約 1 ミリメートルの厚さのシリコンのスライスで、技術的に非常に要求の厳しい手順により、極めて平坦な表面を実現しています。その後の用途によって、どの結晶成長手順を採用するかが決まります。たとえばチョクラルスキー法では、多結晶シリコンを溶かし、鉛筆ほどの細さの種結晶を溶けたシリコンに浸します。次に、種結晶を回転させ、ゆっくりと引き上げます。こうして、非常に重い巨体である単結晶が得られます。少量の高純度ドーパントを加えることで、単結晶の電気的特性を選択できます。結晶は顧客の仕様に従ってドーピングされ、その後、研磨されてスライスに切断されます。さまざまな追加製造ステップを経た後、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、ウェハをすぐに生産ラインで使用できます。

チョクラルスキー法

今日、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育成されています。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。薄い単結晶種結晶を溶融シリコンに浸します。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、そして結晶引き上げ速度を正確に制御することで、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に最適です。円筒状の多結晶シリコンインゴットを誘導コイル上に設置します。高周波電磁場が、ロッド下部のシリコンを溶融させます。電磁場は、誘導コイルの小さな穴を通って下にある単結晶に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をガス状物質を添加することで行われます。