暮らしに役立つシリコンウエハーの製造方法を解説！

このサイトでは暮らしをもっと豊かに変える、シリコンウエハーの製造方法などについてご紹介します。
これはシリコンで作った薄い円盤上の板で、半導体集積回路を形成する基板として使われます。
クリーンルーム内のクリーン度などを確認するため、パーティクルチェック用途にも利用することが可能です。
半導体製造装置におけるウエハーのハンドリングチェックにも用いられるので、半導体製造におけるすべての工程で重要な役割を担っています。

暮らしをもっと豊かに変えるシリコンウエハーの製造方法や利用用途などをご紹介！

暮らしの中で身近になっているシリコンウエハーですが、まずシリコンインゴットを製造します。
多結晶シリコンに加工した後、不純物が含まれていない単結晶シリコンインゴットを作ります。
ワイヤーソーやスライスマシンを使ってスライスし、枚葉のウエハー形状に切り出すことが可能です。
その側面を砥石などを使って面取りし、正円に整えていきます。
研磨（ラッピング）を行い、歪みやキズを修正することが可能です。
修正できない微細な歪みやキズについて、エッチングによってアレンジします。
熱処理を行い、抵抗値を安定させています。
ポリッシングを行い、研磨しキズやデコボコ、不純物などを除去することが可能です。
物理的且つ化学的に洗浄し、目視検査や検査機器などによってシリコンウエハーを検査して出荷される仕組みになります。

シリコンウエハーにはいろいろな形状があります

シリコンウエハーはさまざまな形状があり、テストウエハーに使われるサイズ(口径)は直径2インチや12インチなどいろいろなサイズがあります。
それぞれの用途に使用するツールや装置仕様などによって決まっており、小口径シリコンウエハーと呼ばれている2インチ～6インチは、オリフラと呼ばれている結晶軸の方向を指す直線の切れ込みなどをつけています。
8インチからはノッチと言うV字型の切れ込みになり、12インチはノッチだけです。
8インチは200mmと言われたり、12インチは300mmとも呼ばれています。
機械的特性には直径や厚み、オリフラやノッチの他に、エッジ面取り形状や平坦度など細かい仕様があります。
評価に使用されるテスト用シリコンウエハーの場合、指定のない限り一般に使用されているタイプが使われていることが多いです。
ダミーウエハーの場合、半導体チップ生産向けに抵抗値や平坦度などを指定した、プライムウエハー規格から外れたものの総称です。
拡散炉の温度バランス用ダミーや工程モニター、テストウエハーなど半導体チップ生産の支援などに広く利用されています。
シリコンウエハーはさまざまな電子機器に使われており、身近な存在として活躍しています。

シリコンウエハーと日本の高度な技術とコストの削減

半導体基板材料となるシリコンウエハーを製造するには、高度な技術が必要とされていますが、世界で使用されている約８０パーセントが日本製です。
シリコンウエハーを製造する高度な技術に関しては、完成させた単結晶シリコンインゴットを薄切りにし、円盤状に加工しなければなりません。
表面を鏡面化し、製造コストを削減するために直径を大きくする必要もあるため、年々技術を進化させる必要があります。
薄切りに関しては、１ミリ以下と極めて薄い状態にする必要があり、鏡面化については単結晶インゴットにポリッシングやエッチングといった処理を行う必要があります。
直径を大きくする大口径化が行われていますが、当初は０．７５インチ程度でしたが１２インチ程度まで拡大しました。
大口径化が行われると多くの半導体を製造することが可能になりますが、製造可能な数が多くなることで、製造コストを削減することができるといえるでしょう。
製造コストを削減することは半導体の価格を下げることにつながり、半導体が使用しやすくなりますが、様々な分野で高性能化が進むことを期待することができます。

大口径化と一枚のシリコンウエハーから多くの半導体の製造が可能なこと

シリコンウエハーは大口径化が行われており、一枚のシリコンウエハーから多くの半導体を製造することができます。
半導体の製造に関しては、シリコンウエハー上に回路を書き込み、分離させることで製造することができますが、直径を大きくすることで利益を生みだしてきました。
直径について具体的には、１９６０年頃は０．７５インチ程度でしたが、１９８０年代頃６インチと拡大し、１９９０年頃は８インチとなります。
２０１８年には１２インチを超えており、将来は更に直径が大きくなる可能性があります。
大口径化によって更に多くの半導体を製造することが可能となるため、コストを削減することが可能になるといえるでしょう。
コストが削減されることで半導体の価格も下がる可能性があり、今まで内蔵されていなかった商品にも使用される可能性が高くなります。
シリコンウエハーはパソコンやスマートフォン、テレビやエアコン、車や太陽光電池等にも使用されていますが、より身近な商品に内蔵することができると、暮らしやすくなるといえるでしょう。

様々な電子機器とシリコンウエハーとコストを下げること

シリコンが原材料となるシリコンウエハーは、様々な電子機器に入っている半導体の基板材料として使用されています。
機器に関して具体的には、中央演算処理装置となるＣＰＵや、データを記憶する部品となるメモリとなります。
電子回路においで、信号を増幅したりスイッチングすることが可能なトランジスターも含まれますが、シリコンウエハーの直径を大きくすることで利益を生みだしてきました。
単結晶インゴットが原型となるシリコンウエハーは、薄切りにして円板状のウエハーにし、円盤状に加工しなければなりません。
回路を書き込んで製造を行うため、直径をより大きくなるよう開発されており、１９６０年代は直径は０．７５インチ程度でしたが、１９９０年代は８インチと年々拡大しています。
２０１８年は１２インチを超える等、技術が進歩していますが、コストを下げるため更に直径が拡大されることを予測することができます。
製造コストが削減されることで半導体の価格も下がり、今まで使用できなかった電子機器にも使用することが可能となるといえるでしょう。

シリコンウエハーは私たちの暮らしに身近な存在

シリコンウエハーと聞いてもほとんどの方は何かわかりませんが、実は私たち暮らしの中のどこにでも使われている生活に欠かせない存在です。
見たことはない人が多いのですが、いつも利用しているスマートフォン、パソコンなどの電化製品や冷蔵庫、エアコンなどの家電製品、車などに様々なところに使われています。
内部に使用されているため、目で確認することは難しいのですが、電化製品の中には半導体と言われる電子部品が搭載されており、その半導体を構成しているパーツの一つがシリコンウエハーとなります。
シリコンから作られており、製造工程で内部に回路を書き込みます。
つまりシリコンウエハーの技術の向上が電化製品の性能の向上にもつながるということです。
製造技術や性能の向上、破損しやすいため、その改良も行われています。
シリコンウエハーがさらに進化すれば、身近にある電化製品も進化していくという私たちの暮らしには欠かせない存在となります。

シリコンウエハーの不足にどのように対応するか

いろいろな理由によって、シリコンウエハーの不足が発生する場合があります。
シリコンウエハーはコンピューターの重要な部品となるので、国際的に悪影響が発生しかねないと懸念されています。
なぜこのような事態が発生するかといえば、原材料の不足や燃料代の価格上昇などが典型的な例です。
原材料には希少な金属などが使われているため、その流通が悪くなると製造のペースが低下します。
また、製造工場では大量のエネルギーを消費するので、燃料代が高騰すると工場の稼働時間を減らすこともあります。
シリコンウエハーを買い付ける側として、どのように対応すればよいのでしょうか。
基本的な対策としては、日常的に在庫を多めに確保しておくことが考えられます。
生産上の都合により大量の在庫確保が難しい場合は、複数の取引先と契約しておくことが大切です。
取引先が複数あれば、一時的な出荷量の低下があっても別の取引先から仕入れができる可能性があります。

シリコンウェハーとは何か？集積回路の原型になるもの

ICは、Integrated Circuitの略語で日本語では集積回路の意味を持ちます。
一つのシリコン半導体基板の上にトランジスタや抵抗・コンデンサなどの機能を持っている素子を多数構成させて、一つにまとめた電子に部品です。
最近の電子機器は多機能であると同時にコンパクト化が行われている関係から、プリント基板の実装密度は非常に高くなっていてICなどを含めた電子部品そのものも表面実装部品といった小型化が行われているのが特徴です。
シリコンウェハーは、インゴットと呼ぶ種結晶を円柱状に結晶成長させ薄くスライスした円盤状のものを指します。
このシリコンウェハーが、半導体デバイスメーカーに出荷された後に半導体素子などを焼き付けたIC、LSIなどのチップ部品を製造するなどICなどの原型でもある基板です。
なお、コンデンサやトランジスタなど実装するためのチップもシリコン製であり、これもシリコンウェハーと呼ぶなど最近は太陽小発電システムのソーラーパネルにも集積回路が採用されています。

シリコンウェハーと呼ばれる名称の由来について

シリコンウェハーとは半導体や集積回路など現代の電子機器に欠かすことのできない素材であり、非常に純度の高いケイ素でできた円盤状の製品です。
シリコンウェハーの直径は10cmから30cm程度、厚みは0.5mmから1mm程度のものが一般的となっています。
ケイ素は英語でシリコンですが、ウェハーとはどのような意味を持っているのでしょうか。
これは実は洋菓子というか焼き菓子のウェハースに由来しており、薄い形状であるところや格子模様に見えなくもない点がどこか似ているために名づけられました。
日本ではウェハースというとアイスクリームに添えられたり子供向けのお菓子になっていることが多く、形状は円盤というよりも長方形を思い浮かべる人が多いでしょうから、すぐには結びつかなかったかもしれません。
ちなみに英語ではwaferとなりますが、これは語源をさらにたどるとワッフルとかゴーフルとも重なっており、確かにどれも似た形状の薄い焼き菓子となっています。

資源をリサイクルするシリコンウェハーの再生事業

半導体の基板となるシリコンウェハーは再生事業によって活かされ、貴重な資源として改めて活用されています。
使用されて古くなったシリコンウェハーはそのまま破棄されるものも多く、資源を捨てる結果へと繋がっています。
シリコンウェハー再生事業ではテスト用に使われたウェハーや使用済みウェハーなどを回収し、再生加工を行うことで資源の無駄をなくすことが可能です。
再生できるウェハーは状態が良いものに限られてはいるものの、ただ破棄するだけ状態からリサイクルを行うことにより、地球資源の保護へと繋がる大きな事業と言えるでしょう。
再生ウェハーの生産には研磨や洗浄に高い技術が必要となっており、技術力を誇る日本の企業も多数参入しています。
膜除去や研磨、仕上洗浄など各工程にそれぞれの企業ごとに工夫が凝らされており、ウェハーの状態に合わせて最小限の研磨を行うことでダメージを抑え、よりよい状態に仕上げることができるようになっています。

非常に高いニーズを持っているのがシリコンウェハーという部品

昨今ではデジタル機器の生産が、日本だけでなくアメリカや台湾でも活発となっています。
新興国であるインドでも大手アメリカの企業が工場を新設しており、ますます活発な業界となるでしょう。
集積回路やICといったパーツを製造するとき、ある部品を必ず用いるのがポイントです。
それがシリコンウェハーというもので、非常に高いニーズを帯びているものになります。
簡単にここで、シリコンウェハーの概要を解説していきます。
まず使用する分量は約20グラム程度で、高温に熱して高い圧力を加えるのがポイントです。
レアメタルというものをご存じですか。シリコンウェハーは高温・高圧を加えることで限りなく天然な金に変化を遂げるのがポイントになります。
携帯電話からたくさんの金がとれるということを多くの方がご存じと思いますが、シリコンウェハーがあるからこそ誕生をしているわけです。
今後も高いニーズを保持していく部品で、国内でも生産を実施しています。

規格が厳格に定められているシリコンウェハー

ウェハーは半導体基板や半導体素子として使用されており、ゲルマニウムやガリウムヒ素、シリコンを素材としています。
中でもシリコンを使ったウェハーの需要が高く、シリコンウェハーと呼ばれています。
シリコンウェハーは、ウェハー全体の90％以上のシェアを占めており、そのせいか他の素材よりも規格がしっかり定められているのが特徴です。
また、大口径化が進んでおり、1980年代は150ミリであったのが1990年代には200ミリ、2000年代には300ミリになりました。
2010年代になると450ミリまで大型化しましたが、300ミリが主流となっています。
シリコンウェハーが普及している理由としては、シリコンの資源が豊富であることが一番の理由にあげられます。
酸素の次に多い素材だと言われており、枯渇する心配がありません。
そのうえ、高純度化しやすく大きな結晶を低コストで作れるのも、市場で大きなシェアを占めている理由にあげられます。

半導体の製造工程の1つであるシリコンウェハーの研磨

半導体の製造工程の1つに、シリコンウェハーを研磨するというものがあります。これは表面を磨くことでシリコンウェハーの使用目的に近づけていくもので、複数の装置によって段階的に行われていきます。
初期段階では目的の厚みにまでシリコンウェハーを研磨するために、粗く磨く工程があります。この段階では早く磨き上げることが重視されるため、ウレタン樹脂などを使って作られた硬質のバフが用いられるのが一般的です。
使われる装置はCMPと呼ばれるもので、ウェハーとバフを互いに回転させることで速度を上げています。その際にアルカリ性水溶液が使われるのは、表面の平坦度を高めるためです。
最終段階では仕上げを行うために表面が磨かれます。初期段階での磨きで残った表面の粗さを改善することが目的で、非常に細かなサイズの砥粒が使われる工程です。
面の粗さやばらつきをなくすために、この仕上げの工程では砥粒のサイズを変えながらいくつもの段階に分けて処理が行われるのが一般的です。

半導体の基板になるシリコンウェハーを使っている製品とは

シリコンウェハーは、半導体製造に欠かせない大切な素材です。 半導体を使っている製品とは、パソコンやスマートフォンなど数多く存在します。
AIロボットや自動運転車が話題になっていますが、新しい時代を牽引する便利な製品の背景にもシリコンウェハーが隠れています。
パソコンやスマートフォンなど日常生活で使われている情報端末に加えてエアコンなどの家電製品、車などの乗り物にも半導体が使われています。
シリコンウェハーは半導体デバイスの基板材料で、人々の生活を支える大切な存在です。 イメージセンサー用の基板からIC用基板まで、様々な用途に使われます。
半導体デバイスが急激に進歩しているおかげで、性能が高い電子機器が次々と誕生しています。 便利な電子機器は、暮らしやすい生活を根本から支えてくれます。
高品質で低コストのシリコンウェハーは、日本企業が世界シェアの1位です。 シリコンから生まれる未来に欠かせない素材は、世界中で研究と開発が進んでいます。

存在する物質の中で最高の平坦度を誇っているシリコンウェハー

半導体の製造に欠かせないシリコンウェハーは、日本企業が世界シェアのトップに君臨しています。 日常生活で使っている多くの電子製品に半導体が搭載されていますが、シリコンウェハーは縁の下の力持ちです。
存在する物質の中で最も高い平坦度を誇り、幅広い分野で活躍しています。 シリコンウェハーは、高純度のシリコンから切り出される薄い板です。
シリコンの塊を1mm程度の厚さにスライスして、表面を丁寧に磨き洗浄します。 シリコンウェハーの製造は工程が3種類で、クリーンルーム内で製造されます。 クライアントの要望に応じて、様々な特殊加工も行われています。
シリコンは、地球で2番目に多い元素なので資源が豊富です。 抵抗率の制御がしやすく加工も容易で、不純物を取り除きやすいメリットを持ちます。
半導体には、シリコンの他にGaAsやゲルマニウムなども使われています。 半導体は絶縁体と同じ性質を持ち、不純物の種類によりP型とN型に分かれます。

日本の半導体シーンを支えるシリコンウェハーの販売元

シリコンウェハーの販売元は、日本にもいくつかあります。その1つが大阪に本社を構えるTECOM株式会社です。2014年に設立されたこちらの会社では、シリコンやサファイアなどの材料の販売を手がけています。中でもシリコンウェハーは単結晶や多結晶に対応しており、角ウェハーの相談も可能です。
1964年設立という実績の長さで定評のあるのが、信越化学工業です。こちらの会社では一般的なシリコンウェハーの提供に加えて、独自に開発した新製品も画像を投入しています。
例えばSOI誘電体分離ウェハーは、いくつもの優れた特性を備えていることから最先端のデバイス用として普及が進んでいます。
さらに次世代ICをターゲットとしたエピタキシャルウェハーの生産設備も完成させるなど、主要メーカーならではの高い開発力も特徴です。
少量多品種の納品に対応しているのが、株式会社ワカテックです。1枚からでも気軽に相談することができるので、小ロットってあるが故に製造や加工を断られてしまった方に向いています。
納期が早いのも特徴なので、試作品として急に数枚だけ必要になった時などに利用するのも良いでしょう。

シェアが多いシリコンウェハーをビジネスで活用

知らない人も多いシリコンウェハーは、電子機器にとって重要な役割を持つ部品です。 世界シェアの半分を占めているのは、実は日本のメーカーです。
世界で活躍している半導体産業を、日本が誇る製造業が支えています。 シェアが多いシリコンウェハーは半導体の基板で、シリコンから作ります。
表面が鏡面仕上げの薄い円盤状で、徹底して微粒子が排除されています。 シリコンウェハーはパソコンのCPUから自動車のセンサーまで、幅広い分野で使われます。
汚れが付着していると回路に欠陥が生まれるリスクがあるため、半導体の工程でも洗浄を行います。 洗浄装置を使って洗浄と乾燥を行い、ICの回路を形成してから評価テストを実施します。 半導体デバイスのメーカーは、回路パターンを写す前に外観検査を行います。
表目にレーザービームを照射し、反射している散乱光を検出器で検出する検査も行われます。 IoTや人工知能など技術革新が進むと、シリコンウェハーのニーズが高くなり半導体の生産数も増えます。

シリコンウェハーと電力密度の関係性についての解説

半導体の製造工程の1つに、シリコンウェハーを研磨するというものがあります。
これは表面を磨くことでシリコンウェハーの使用目的に近づけていくもので、複数の装置によって段階的に行われていきます。
初期段階では目的の厚みにまでシリコンウェハーを研磨するために、粗く磨く工程があります。
この段階では早く磨き上げることが重視されるため、ウレタン樹脂などを使って作られた硬質のバフが用いられるのが一般的です。
使われる装置はCMPと呼ばれるもので、ウェハーとバフを互いに回転させることで速度を上げています。
その際にアルカリ性水溶液が使われるのは、表面の平坦度を高めるためです。
最終段階では仕上げを行うために表面が磨かれます。
初期段階での磨きで残った表面の粗さを改善することが目的で、非常に細かなサイズの砥粒が使われる工程です。
面の粗さやばらつきをなくすために、この仕上げの工程では砥粒のサイズを変えながらいくつもの段階に分けて処理が行われるのが一般的です。

シリコンウェハーはチッピング防止につながる

シリコンウェハーは、半導体製造に欠かせない大切な素材です。
半導体を使っている製品とは、パソコンやスマートフォンなど数多く存在します。
AIロボットや自動運転車が話題になっていますが、新しい時代を牽引する便利な製品の背景にもシリコンウェハーが隠れています。
パソコンやスマートフォンなど日常生活で使われている情報端末に加えてエアコンなどの家電製品、車などの乗り物にも半導体が使われています。
シリコンウェハーは半導体デバイスの基板材料で、人々の生活を支える大切な存在です。
イメージセンサー用の基板からIC用基板まで、様々な用途に使われます。
半導体デバイスが急激に進歩しているおかげで、性能が高い電子機器が次々と誕生しています。
便利な電子機器は、暮らしやすい生活を根本から支えてくれます。
高品質で低コストのシリコンウェハーは、日本企業が世界シェアの1位です。
シリコンから生まれる未来に欠かせない素材は、世界中で研究と開発が進んでいます。

シリコンウェハーは高速スイッチング能力を誇る

半導体の製造に欠かせないシリコンウェハーは、日本企業が世界シェアのトップに君臨しています。
日常生活で使っている多くの電子製品に半導体が搭載されていますが、シリコンウェハーは縁の下の力持ちです。
存在する物質の中で最も高い平坦度を誇り、幅広い分野で活躍しています。
シリコンウェハーは、高純度のシリコンから切り出される薄い板です。
シリコンの塊を1mm程度の厚さにスライスして、表面を丁寧に磨き洗浄します。
シリコンウェハーの製造は工程が3種類で、クリーンルーム内で製造されます。
クライアントの要望に応じて、様々な特殊加工も行われています。
シリコンは、地球で2番目に多い元素なので資源が豊富です。
抵抗率の制御がしやすく加工も容易で、不純物を取り除きやすいメリットを持ちます。
半導体には、シリコンの他にGaAsやゲルマニウムなども使われています。
半導体は絶縁体と同じ性質を持ち、不純物の種類によりP型とN型に分かれます。

シリコンウェハーが自動車産業を支える技術革新

シリコンウェハーの販売元は、日本にもいくつかあります。
その1つが大阪に本社を構えるTECOM株式会社です。
2014年に設立されたこちらの会社では、シリコンやサファイアなどの材料の販売を手がけています。
中でもシリコンウェハーは単結晶や多結晶に対応しており、角ウェハーの相談も可能です。
1964年設立という実績の長さで定評のあるのが、信越化学工業です。
こちらの会社では一般的なシリコンウェハーの提供に加えて、独自に開発した新製品も画像を投入しています。
例えばSOI誘電体分離ウェハーは、いくつもの優れた特性を備えていることから最先端のデバイス用として普及が進んでいます。
さらに次世代ICをターゲットとしたエピタキシャルウェハーの生産設備も完成させるなど、主要メーカーならではの高い開発力も特徴です。
少量多品種の納品に対応しているのが、株式会社ワカテックです。
1枚からでも気軽に相談することができるので、小ロットってあるが故に製造や加工を断られてしまった方に向いています。
納期が早いのも特徴なので、試作品として急に数枚だけ必要になった時などに利用するのも良いでしょう。

シリコンウェハーと電圧容量に関する基礎知識とその重要性

知らない人も多いシリコンウェハーは、電子機器にとって重要な役割を持つ部品です。
世界シェアの半分を占めているのは、実は日本のメーカーです。
世界で活躍している半導体産業を、日本が誇る製造業が支えています。
シェアが多いシリコンウェハーは半導体の基板で、シリコンから作ります。
表面が鏡面仕上げの薄い円盤状で、徹底して微粒子が排除されています。
シリコンウェハーはパソコンのCPUから自動車のセンサーまで、幅広い分野で使われます。
汚れが付着していると回路に欠陥が生まれるリスクがあるため、半導体の工程でも洗浄を行います。
洗浄装置を使って洗浄と乾燥を行い、ICの回路を形成してから評価テストを実施します。
半導体デバイスのメーカーは、回路パターンを写す前に外観検査を行います。
表目にレーザービームを照射し、反射している散乱光を検出器で検出する検査も行われます。
IoTや人工知能など技術革新が進むと、シリコンウェハーのニーズが高くなり半導体の生産数も増えます。

シリコンウエハーに関するお役立ち情報

シリコンウエハー