シリコンウェーハ製造プロセス

1. シリコンの抽出と精製:

シリコン ウェーハは、石英砂岩の一種である珪岩から抽出された生のシリコンから始まります。シリコンは、電気炉で炭素とともに加熱するプロセスによって精製されます。このプロセスは炭素熱還元と呼ばれ、冶金グレードのシリコンが生成されます。

2. 電子グレードへの改良:

半導体用途に必要な純度を達成するために、冶金グレードのシリコンは、シーメンス プロセスと呼ばれる化学プロセスによってさらに精製されます。このプロセスにより、シリコンは高純度のポリシリコンに変換され、鉄、アルミニウム、ホウ素などの不純物が除去されます。

3. 溶融と結晶の成長:

精製されたポリシリコンは、石英るつぼで 1400 度を超える温度で溶解されます。 正確に配向された小さなシリコンの種結晶が溶融シリコンに浸されます。 種結晶の配向は、特定の結晶配向を持つシリコン結晶の成長を導くのに役立ちます。

4. チョクラルスキー法:

単結晶シリコンを成長させる最も一般的な方法は、チョクラルスキー法です。棒に取り付けられた種結晶は、溶融物からゆっくりと引き出され、回転します。引き出されると、シリコンは種結晶上で結晶化し、円筒形の単結晶を形成します。

5. ドーピング：

成長プロセス中に、ドーパントと呼ばれる特定の不純物（ホウ素、リン、ヒ素など）を追加してシリコンの電気的特性を変え、p 型または n 型の半導体に変えることができます。

6. インゴットのスライス：

単結晶シリコンインゴットが成長したら、ダイヤモンドソーを使用して薄いディスクにスライスされます。これらのディスクがシリコン ウェーハです。各ウェーハの厚さは通常約 1 mm です。

7. 研磨:

次に、ウェハーを研磨して、滑らかで傷のない表面を作ります。このステップは非常に重要です。表面の欠陥は、ウェハーから製造される半導体デバイスの性能に影響を与える可能性があるからです。

8. クリーニング：

研磨後、ウェハーは表面の汚染物質や粒子をすべて除去するために、厳格な洗浄工程を経ます。この工程では、エッチングとリンスを複数回繰り返すことがよくあります。

9. 検査とテスト:

最後に、各ウェハーの品質と純度を検査およびテストします。高度な計測機器を使用して、各ウェハーが半導体製造に必要な厳格な基準を満たしていることを確認します。