「BUSINESS/SILICON WAFER」半導体の礎となるシリコンウェーハ。求められるのは「高清浄度・高平坦度・無欠陥結晶」。

身の回りのパソコンや携帯電話、ゲーム機、携帯音楽プレーヤーやデジタルテレビのほか、自動車のエンジン制御や
交通システムにも使用され、いまや私たちの生活になくてはならないものである半導体。
その半導体の基板となるのがSUMCOが開発・製造するシリコンウェーハです。
シリコン以外にも、化合物を使った半導体材料なども登場していますが、現在使われている半導体デバイスの多くが、
シリコンウェーハを用いており、製造コストや環境の面からもマーケット内での優位性は変わりません。
今後、BRICSをはじめ、新興国での需要拡大を考えると、今後もシリコンウェーハ需要は拡大する見込みです。

シリコンウェーハとは何か

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. 1)資源が豊富である。
  2. 2)高純度化しやすい。
  3. 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. 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に単結晶シリコンインゴットが育成されます。
その単結晶シリコンインゴットをスライス(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)、洗浄等の工程を通して1mm以下の厚さにしたものが、半導体デバイスの基板となるシリコンウェーハです。
各半導体デバイスメーカーはこのウェーハの上に集積回路を作り、チップごとに切り分け、配線やパッケージングを施して
半導体製品へと仕上げていきます。


シリコンウェーハ製造フロー

多結晶シリコン 単結晶引上工程 単結晶インゴット 各種加工 ポリシュット・ウェーハ
  • ※さらに顧客ニーズによって特殊加工が施されます。

シリコンウェーハに求められるもの

現在、シリコンウェーハの口径は200mmから300mm、さらに大口径化へと移りつつあります。
個別案件ごとにも様々なニーズがありますが、デバイスを作りこむウェーハの表面に求められるのは、「より高清浄度、
より高平坦度、より欠陥の少ない」シリコンウェーハ。半導体デバイスの集積度が高くなるにつれて要求される品質も
厳しくなっています。

高清浄度

「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、
人もパーティクルの発生源となるため、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いかに抑制するか、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

「高平坦度」に関して、現在のウェーハの平坦度は、300mmウェーハを東京ドームの広さとしたときに表面の高低差が
0.1mmあるかどうかというレベルで制御されています。
年々、ウェーハの表面上に写真製版する配線パターンがナノ単位で微細化されるため、表面の平坦度が高くないと
パターンがぼけ、断線してしまいます。

無欠陥結晶

「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デバイスの特性を劣化させるため、
ポリッシュト・ウェーハの場合、いかに結晶の質を高めるかがきわめて重要なテーマです。