ウェハー
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ウェハーあるいはウェーハ（wafer）とは、半導体素子製造の材料である。シリコンなどの半導体の素材の種結晶を円柱状に成長させたインゴットを薄くスライスした円盤状の板である。シリコンウェーハ業界ではウェハーではなくウェーハと呼ぶことが多い。
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[編集] 概要
ウェハの大きさは、50mm～300mmまで各種あり、口径が大きいと１枚のウェハから多くのICチップを切り出すことができるため、年と共に口径は大きくなっている。直径 300mm のシリコンウェハは平成12年頃から生産量が増加し、平成16年にはシリコンウェハ生産数量の20％程を占める。
厚さは、半導体製造工程中の取り扱いのしやすさなどから 0.5mm～1mm 程度であるが、一般のシリコンウェハーの場合、外寸はSEMI(Semiconductor Equipment and Materials International)等業界団体にて標準化されている。 例えば、直径150mm(6インチ)の場合は厚さ0.625mm、200mm（8インチ）では厚さ0.725mm、300mm（12インチ）では厚さ0.775mmとされている(厚み公差は±0.025mm)。
半導体素子の製造の為に、ウェーハは特定の結晶方位に沿ってスライスされている。また、工程中でウェーハの向きを合わせるために、フラットまたはノッチとよばれる切り欠きがある。フラットは、導電型と結晶方位によって切り欠く位置が決まっている。
[編集] 製造方法
ここではシリコンウェハーの一般的な製法を記す。
[編集] バルク結晶成長
シリコンの場合、チョクラルスキ法（Cz法）または、フローティングゾーン法（FZ法）によって単結晶インゴットが作成される。
- チョコラルスキ（Cz; Czochralski）法
- 石英のるつぼで多結晶シリコンを溶融し、融液の中に種結晶を浸漬して、徐々に引き上げていく方法。この方法では、比較的大口径の単結晶が作りやすく、LSI等に使用されるウェハーは、ほとんどがこの方法により作られる。
- しかしながら、融液がるつぼに接触している為、るつぼの表面から冷却時には過飽和となるほど大量の酸素が混入し、また、結晶の成長方向にそって抵抗率の変化が大きいという問題もあるため、パワーデバイスにはあまり用いられない。
- 発展技術として、磁界をかけながら結晶成長を制御するMCZ法などがある。
- フローティングゾーン（FZ; Floating Zone）法
- 多結晶シリコンのインゴットを部分的に溶融しながら単結晶化を行う方法。結晶の成長方向の不純物分布が一定であり、また酸素濃度が非常に少ないという利点があるが、結晶の半径方向の抵抗率分布にばらつきがあるため、中性子照射により抵抗率の均一化が図られる。
[編集] 外形研削
- インゴットの外周を研削し、所定の直径に仕上げる行程。
[編集] 方位加工
- 結晶方位を測定し、方位がわかるように所定の位置にオリエンテーションフラットもしくはノッチを刻み込む。
[編集] 結晶切断
- 引き上げられたインゴットを次行程にて加工できる大きさに分割するため切断を行う。長さおよそ30cm～50cmの円柱となる。このとき引き上げで生じた首部(トップ)と底部(テール)を切断して除去する。
[編集] スライシング
- インゴットをワイヤーソーもしくは内周刃切断機(ID-Saw)を用いて円盤状に切り出す。
[編集] ベベリング
- シリコンは固くてもろいため、加工時に容易に割れたり欠けたりする。それを防ぐため、切り出された円盤の外周を面取りする。
[編集] ラッピング
- 定盤間にスライスされた円盤を挟み込み、そこに砥粒を含んだ研削液(スラリー)を流しながら擦り合わせて表面の凹凸を除去しながら厚さや形状をそろえていく行程。
[編集] エッチング
- 表面を薬品で溶かし、ラッピングでの加工ダメージや粗さを除去する行程。
[編集] ドナーキラーアニーリング
- 結晶育成時に石英るつぼからとけ込んだ酸素が結合してドナーとして働き、ドーパントで制御された抵抗値からずれるため、この酸素ドナーを分解するため熱処理を行う。加工応力の緩和や結晶欠陥の低減等も兼ねる。
[編集] エッジポリッシュ
- 大口径化とともにエッジのダメージが割れやパーティクルの発生が問題となるため、エッジ表面をCMP加工によって滑らかにする工程。
[編集] ポリッシング
- 表面の精度（平坦度）を高めるため、機械化学研磨（CMP）加工により、鏡面状態とする。
[編集] 洗浄
- 各加工工程で汚れなどが発生するため、RCAで開発されたRCA洗浄を基本とした洗浄方法により、洗い、清浄化する。
[編集] 検査
[編集] 梱包
[編集] 主なメーカー
日本
海外
- MEMC(アメリカ) 世界三位
- Siltron(韓国・旧LG-Siltron)
- SILTRONIC(ドイツ・旧Wacker Siltronic AG) 世界四位
