シリコンウェハについて解説します！
今回は、「シリコンウェハの作り方（製造方法）」について解説していきます。
シリコンウェハの製造方法について全く知らない方、異分野から半導体の製造に関わることになった方など、初心者向けの記事になります。
・シリコンウェハに興味がある
・半導体の製造に関わることになった
・シリコンウェハの作り方（製造方法）について調べたけど、イマイチ分からない
シリコンウェハとは？切り出し工程
この記事では、半導体の製造工程におけるシリコンウェハについて解説していきます。
シリコンウェハとは、厚さ1mm程度の円盤状のシリコンです。
シリコンインゴット（シリコンの塊）を、ワイヤーソーと呼ばれるノコギリで切り出します（スライシング）。
シリコンインゴットの製造方法については、以下の記事で解説しています。
このシリコンウェハに別の元素を加えたり、金属膜を形成したり、形状加工したりなど、いくつかの工程を経ることで、純粋なシリコンの結晶から電流制御できる素子を作ることができます。
シリコンウェハ一枚からは、約100 ～ 1000枚の半導体素子を作ることができます。
シリコンウェハ一枚当たりから作れる半導体素子の数が多いほど、コストが安くなるためウェハの大口径化が進んでいます。
ウェハの標準的な大きさは、直径50mm〜300mm程度ですが、近年は450mmのものを開発する動きもあります。
続いて、次章ではシリコンウェハの加工・鏡面研磨工程について解説していきます。
シリコンウェハの加工・鏡面研磨工程
①べべリング
まずは、べべリングという工程です。
べべリングとは、円盤状にスライスされたシリコンウェハの外周部を面取りする工程です。
未加工のシリコンウェハは、外周部が鋭利なため、運搬や次工程での取り扱いの際に、割れや欠けが発生したり、割れた断片によりウェハが汚染される危険があります。
それらを防ぐために、シリコンウェハの外周部をダイヤモンドでコーティングされた砥石で面取りします。
また、バラツキのある外周部の直径を合わせることも行います。
②ラッピング
続いては、ラッピングという工程です。
シリコンウェハの表面には、厚さのバラツキやムラがあるため、それらを均一化します。
シリコンウェハを、鋳物製の上下2枚の定盤に挟み込みます。
そこに、遊離砥粒（砥粒を水に溶かした状態）を流し込みながら研磨していきます。
定盤が回転しながら、シリコンウェハ全体を研磨していきます。
ラッピングされたウェハは、ラップド・ウェハと呼ばれます。
③エッチング
続いては、エッチングという工程です。
ウェハ表面の微細な凹凸を、薬品洗浄により平滑にします。
この時、ウェハ表面に付着した異物（パーティクル）や研磨剤、なども取り除きます。
薬品が入った容器の中に、シリコンウェハを入れていくイメージです。
エッチングされたウェハは、エッチド・ウエハと呼ばれます。
④熱処理
続いては、熱処理の工程です。
チョクラルスキー（ CZ）法では、石英るつぼの容器（SiO 2）に入った多結晶シリコンに、シリコンの種結晶を入れてインゴットを成長させていくため、どうしても酸素（O 2）が不純物として入り込みます。
そのため、熱処理により酸素を除去する必要があります。
シリコンウェハを、不活性ガスの中で低温加熱（600〜700度）することで、酸素を除去することが出来ます。
⑤ポリッシング
最後に、ポリッシングという工程です。
ウェハ表面の微細な凹凸に対して、化学的・機械的に研磨し、極めて平坦な鏡面状態（鏡面研磨）します。
ラッピング工程と似ていますが、ラッピングよりも極微細な砥粒を使用し、合成樹脂などの軟質工具を用いるのが特徴です。
シリコンウェハの最終的な仕上げの工程で、ポリッシングにより、平坦で不純物の無い美しいミラー・ウェハとなります。
以上、シリコンウェハの作り方（製造方法）についての解説でした。
参考になった半導体関連本
 |
最後まで読んで頂き、ありがとうございました。
☆この記事が参考になった方は、以下のブログランキングバナーをクリックして頂けると嬉しいです☆⬇︎
コメント