シリコンに関するQ&A

今お使いのパソコンや携帯電話、ゲーム機、トランジスタラジオなど、シリコンが使われている製品は、実は皆さんのすぐ身近にあります。ダイオードやトランジスタといった単一機能の個別半導体素子から、これらの素子を数センチ角の中に数百万から数千万個も組み合わせたメモリーやロジック、マイコンなどの集積回路（IC）まで、私たちの身の回りのあらゆる電気製品に半導体は使われていますが、そのほとんどがシリコンから作られています。
つまり、シリコンウェーハとは、半導体デバイスの回路をその中に作りこむための基板なのです。

シリコンは、英語で silicon といい、地球上では酸素に次いで2番目に多く存在する元素です。元素記号は Si で、日本語では珪素（ケイ素）とも呼ばれています。

実は、私たちの足元にある土や砂、石の主成分が珪素、シリコンなんです。しかし、シリコンは酸素と非常に結びつきやすくて、大部分は酸化物（SiO2）の形でしか存在していません。
このSiO2の形のものを、珪石（ケイ石）といいます。

シリコンウェーハもシリコーンも、元々の原料は同じ珪石です。
半導体に用いられるシリコンは、この珪石を還元、精留させて、珪素の純度を99．999999999％（イレブンナイン）にまで高めたもので、ほぼ珪素だけでできています。
一方のシリコーンは、珪石を原料とした合成樹脂のことで、高分子有機珪素化合物です。
原料は同じですが、全く違ったものと考えてください。

物質の電気を伝える性質には3種類あります。金属のように電気の流れやすい導体、ガラスやゴムのような絶縁体、そしてこの導体と絶縁体の中間の抵抗率をもつものを半導体といいます。半導体には、シリコンのほか、ゲルマニウム（Ge）やガリウムヒ素（GaAs）などがあります。

次の4つの理由が挙げられると思います。

1. 資源が豊富である
2. 高純度化しやすい
3. 単結晶化と不純物添加量を調整して、抵抗率制御が容易である
4. 安定した酸化膜ができ、集積化などの加工がしやすい

半導体は導体と絶縁体の中間の抵抗率を持つといいましたが、実は半導体といわれる物質はそれ自体だけだと、ほとんど絶縁体と同じ性質です。
電気を通す性質にするためには、製造途中でごく微量の金属原子（通常、不純物といいます）を入れることが必要で、この不純物の種類によってN型半導体とP型半導体の2つに大別されます。
N型半導体では電子が余っている状態にあり、この余った電子（これを自由電子といいます）が電流を流す役目をします。P型半導体では、逆に電子が足りない状態で、電子の空席である正孔ができます。この正孔を埋めようと電子が移動し、電流が流れます。