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シリコンウェーハの種類
おそらく多くの人が、気づかないうちにシリコン・ウェーハを使っていたことだろう。コンピューターや携帯電話を持ったことのある人なら、誰でもシリコンウェーハを利用したことがあるだろう。 スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）は、シリコンウェーハの主要サプライヤーの1社として、「シリコンウェーハとは何か？この目的のために、どのようなシリコンウェーハを購入すればいいのでしょうか？これらはすべて、このシリコンウェーハ完全ガイドがお答えします。
SAMは、プライムウェーハ、テストウェーハ、再生ウェーハなど、多数のカスタマイズされたシリコンウェーハを提供しています。結晶方位、抵抗率、厚さ、直径などの様々なパラメータに基づいて、消費者がニーズに適したウェハを入手できるようにしています。
結晶構造別シリコンウェーハ
シリコンウェーハの結晶構造は、その電気的、機械的、熱的特性に影響を与えることが分かっています。
- 単結晶シリコンウェハー：単結晶シリコンウェーハは、単結晶から作られ、欠陥が少なく、安定した電気特性を保証します。CzochralskiウエハーがICアプリケーションや高効率太陽電池に対応するのに対して、不純物が極めて少ないFZウエハーは、ハイパワーエレクトロニクス、RFコンポーネント、高電圧デバイスに応用されています。
- 多結晶シリコンウェハー：単結晶ウェハーほど均一ではないが、コスト削減のために複数の結晶から製造される。ソーラーパネルやその他の経済的な半導体デバイスに使用されています。
- アモルファスシリコンウェーハ：TFTディスプレイスクリーン、イメージセンサー、薄膜太陽電池などの薄膜製造に使用される。
シリコンウェーハの結晶方位
結晶方位は、ウェハー加工やエッチングにおいて重要です。SAMは、最も一般的な配向のウェハーを提供しています：
- 100⟨ウェーハ- 酸化とエッチングに適しており、CMOSロジック、DRAM、および一般的なIC処理に最適です。
- 110⟨ウエハー- MEMSおよび異方性エッチング用途に選択。
- 111⟨ウエハー-機械的強度の向上が求められる MEMS、センサー、パワーデバイスに適している。
[1]
ドーピングタイプに基づくシリコンウェーハ
「ドーピング」とは、半導体ウェハーの電気的特性を以下のように変化させることである。
- P-タイプウェーハ- 主に太陽電池やCMOS技術に使用されるボロンドープウェーハ。
- N-タイプウェーハ- リンまたはヒ素をドープしたもので、電荷キャリアとして電子を使用するため、移動性が高く、電離放射線に対する耐性がある。
- 抵抗率のバリエーション -SAMは、RF技術に使用できる高抵抗率ウェハーやパワーエレクトロニクスに使用できる低抵抗率ウェハーなど、デバイスの仕様に応じて、低ドープから高ドープまでウェハーを供給することができます。
表面仕上げと特殊技術
ウェーハの表面特性とエンジニアリングは、高度なアプリケーションに最適です。
- 高研磨ウェーハ - IC、MEMS、フォトニクス用の片面または両面研磨ウェーハです。
- ラップ加工またはエッチング加工ウェーハ - 中程度の表面仕上げで、研究開発用途やパワーデバイスによく使用されます。
- SOI（シリコンオンインシュレーター）ウェハー - RF、LP、車載アプリケーション向けに寄生容量を低減。
- 超薄型ウェハー - 厚さ100µm未満。主にフレキシブル・エレクトロニクスや3D統合のパッケージングに使用される。
関連記事SOIとシリコンウェーハの比較：半導体プロジェクトに最適なのは？
まとめ表：シリコンウェーハの種類
|
シリコンウェーハの種類 |
結晶構造/配向 |
ドーピング／抵抗率 |
表面仕上げ |
代表的な用途 |
|
単結晶（CZ） |
単結晶、⟨100⟩または⟨111⟩。 |
P型またはN型、標準抵抗率 |
研磨加工 (SSP/DSP) |
IC、CMOSロジック、高効率太陽電池 |
|
単結晶（FZ） |
単結晶、⟨100⟩。 |
超低不純物、高抵抗 |
研磨品 |
ハイパワーエレクトロニクス、 RFデバイス、高電圧IC |
|
多結晶 |
多結晶 |
P型またはN型、中程度の抵抗率 |
ラップまたは研磨 |
太陽光発電、コスト重視の半導体 |
|
アモルファスシリコン（a-Si） |
非結晶 |
ライトドープ |
薄膜表面 |
TFTディスプレイ、薄膜太陽電池、イメージセンサー |
|
SOI（シリコン・オン・インシュレーター） |
絶縁層上の単結晶層 |
P型またはN型、抵抗率可変 |
研磨 |
RF IC、低消費電力デバイス、車載エレクトロニクス |
|
超薄型ウェハー |
単結晶または多結晶 |
P型またはN型、カスタム抵抗率 |
研磨 |
フレキシブル・エレクトロニクス、先端パッケージング、3D集積 |
この表は、様々なシリコンウェーハの様々な重要な特性を一目で分かるようにまとめたものです。SAMのシリコンウェーハサプライヤーとしての経験は、すべてのシリコンウェーハが最高品質であることを保証します。
結論
シリコンウェーハは、一般的なデバイス、コンピュータ、微小電気機械システム、太陽電池など、現代のエレクトロニクスの礎となっています。様々な方向性、ドーピングタイプ、表面仕上げ、工学的特徴は、情報に基づいた意思決定において重要な役割を果たします。
SAMのような信頼できるシリコンウェーハサプライヤーから高品質のシリコンウェーハを調達することで、メーカーや研究者は特定の要件を満たすシリコンウェーハを入手することができ、半導体産業における最適なイノベーションが可能になります。
参考文献
[1] Mohd Said, Nur Azura & Ogurtsov, Vladimir & Herzog, Grégoire.(2014).Electrochemical Biosensor based on Microfabricated Electrode Arrays for Life Sciences Applications.10.13140/RG.2.2.11066.49603.
Dr. Samuel R. Matthews
