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半導体とシリコンウェーハ

半導体とは


半導体とは、条件によって電気を通したり通さなかったりという、2つの性質を持つ物質のこと。コンピューターは半導体のこの性質により、「0」と「1」を組み合わせる二進法で、様々な計算や情報を扱っています。
半導体はいろいろな部品として発明されてきました。最初はダイオード、トランジスタ、時代とともに小さくなりIC(集積回路)やLSI(大規模集積回路)、超LSIへと発展。小さな部品にたくさんの機能が詰め込まれ、大量の情報を処理しています。
半導体は現在、パソコンや携帯電話、ゲーム機、携帯音楽プレーヤーや液晶テレビのほか、自動車のエンジン制御やITS関連機能に使用され、私たちの生活になくてはならないものになっています。


シリコンウェーハとは


最先端半導体の用途にまでシリコンウェーハが使われており、更にデジタル世界で広がる半導体の米となっています。
シリコンはケイ素とも呼ばれ、地球上で2番目に多い物質。普通の石にもたくさん含まれているごくありふれた物質です。半導体にシリコンが使われる理由には、下記の4つが上げられます。

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調整による抵抗率抑制が容易である。
4) 安定した酸化膜ができ、集積化等の加工がしやすい。

超高純度(99.999999999%)の多結晶シリコンを熔かした後引上げられた単結晶シリコンが、スライス(切断)、ラッピング(粗研磨)、エッチング(化学処理)、ポリッシング(鏡面研磨)、洗浄等の工程を経て1mm以下の厚さにされたものが、半導体の基板となるシリコンウェーハです。その上にチップ単位で集積回路を作り、チップごとに切り分け、配線やパッケージングを施して半導体になります。

現在、シリコンウェーハの直径は200mmから300mmへ移りつつあります。要求される品質パロメーターも厳しくなり、「高清浄度・高平坦度・無欠陥結晶」シリコンウェーハが求められています。

「高清浄度」とは、まずパーティクル(微小なゴミ)がないこと。クリーンルーム内の清浄度をいかに維持するかも重要で、人もパーティクル発生源となるため、工場内では自動化が広い範囲で進められています。
もう一つは汚染、特にメタル汚染(金属汚染)のないこと。シリコンウェーハの製造工程であるスライス、ラッピングなどでは、シリコンウェーハが金属と接触するため、その際のメタル汚染を如何に落とすか、そして清浄度を高く維持するための徹底した工程品質管理が重要です。
「高平坦度」に関しては、ウェーハの表面上に写真製版するパターンが年々、微細化されるため、表面が高平坦でないとパターンがぼけてしまいます。クリアーに製版するには、高平坦度ウェーハを製造する必要があります。
「無欠陥結晶」とは、文字通りシリコンの結晶に欠陥のないこと。欠陥があると半導体の特性を悪くしてしまうため、ポリッシュト・ウェーハの場合はいかに引上げる結晶の質を高めるかというのは、重要です。

SUMCOでは高い技術力に基づき、半導体デバイスメーカーのあらゆるニーズに応える高品質のシリコンウェーハ製品を提供しています。

SUMCOの主な製品の紹介

SUMCOの主な製品

単結晶シリコン
多結晶シリコンをCZ法及びMCZ法を利用して製造。熔解→種付け→回転引上という単結晶引上工程を経て、円柱形の単結晶シリコンが作られる。それを薄くスライスし、ラッピング、エッチング等の工程を経て鏡面加工、洗浄をほどこしたものがシリコンウェーハ。単結晶シリコンは、当社ウェーハ製品の出発点となる製品。

ポリッシュトウェーハ
単結晶シリコンを薄くスライスし、ラッピング、エッチング等の工程を経て鏡面加工、洗浄をほどこした平坦度と清浄度にすぐれたウェーハ。そのままお客様に出荷しデバイス工程に投入されるものと、社内で別製品に使用されるものがある。

エピタキシャルウェーハ
ポリッシュトウェーハの表面に単結晶シリコン層を気相成長させたウェーハ。メモリー系素子、ロジック系素子、撮像素子等幅広い用途で使用されている。

アニールウェーハ
ポリッシュトウェーハを水素やアルゴン雰囲気中で高温処理し、表面の結晶完全性を高めたウェーハ。メタル汚染を捕獲するゲッター能力があるため、主にフラッシュ・メモリーなど汚染を嫌う半導体用の材料として使われる。

埋め込み拡散層付きエピタキシャルウェーハ
お客様の設計に合わせ、ウェーハの表面に埋め込み拡散層を形成させた後単結晶シリコン層をエピタキシャル成長(気相成長)させたもの。バイポーラIC等の材料として使用されている。

SOIウェーハ
電気絶縁性の高い酸化膜層をシリコン内部に形成させたウェーハ。デバイスの高集積化、低消費電力化、高速化、高信頼性の実現を目指した、現在一番高機能のウェーハ。コンピュータのMPUなど高速動作を要求されるデバイスなどに使われている。また、表面のシリコン層が厚いSOIウェーハの場合は、自動車の各種センサー(加速度センサーや圧力センサーなど)などにも使用されている。

こんなところに半導体は使われています

パソコン、携帯電話、デジタルカメラや携帯音楽プレーヤーなどのほか、下記の製品にも半導体は使われています。

ゲーム機:ゲーム機にはCPUなどの半導体部品が集結。初期は8ビットだったものが、16ビット、32ビット、64ビット、128ビットと性能アップ。現在、ゲームのなかでキャラクターがリアルに動くのは、半導体の高速計算のおかげ。

デジタルテレビ:画像と音声を圧縮して送るデジタル放送は、これまでの1チャンネル分の周波数で3チャンネル分の放送が可能。画質や音声が良くなったほか、データサービスなど双方向のやり取りも可能に。

自動車:パワーステアリングやエアバッグ制御、ETCや後方監視駐車アシスタントシステムなど、数えきれないくらいの半導体部品が使われているのが自動車。運転しながら機器を操作できるよう、音声やちょっとした指の動きで操作できる技術が盛んに研究されている。

 
 
 
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