シリコンインゴット

シリコンインゴット製造プロセス

シリコン・インゴットの成長に要する時間は、さまざまな要因によって異なります。単結晶シリコンウェーハの75％以上は、バージンの多結晶シリコンの塊を使用するCZ（Czochralski）法によって成長されます。これらの塊は、ドーパントと呼ばれる少量の元素（最も一般的なものはホウ素、リン、ヒ素、アンチモン）とともに石英るつぼに入れられます。純粋なシリコンにドーパントを加えることで、導電性が高まります。どのドーパントを使用するかによって、インゴットはP型またはN型になります。（ホウ素：P型、リン、アンチモン、ヒ素：N型）

次に、インゴットはシリコンの融点を超える温度、約 1420°C まで加熱されます。多結晶シリコンとドーパントの組み合わせが液化すると、シードと呼ばれる単一のシリコン結晶が溶融物の上に、表面にほとんど触れない程度に配置されます。シードは、完成したインゴットに必要な結晶配向と同じになります。ドーピングの均一性を実現するために、シードと溶融シリコンのるつぼは反対方向に回転します。結晶成長の条件が満たされると、シード結晶は溶融物からゆっくりと引き上げられます。成長は、成長プロセスの開始時にインゴット内の結晶欠陥の数を最小限に抑えるために、シード結晶を急速に引き上げることから始まります。次に、引き上げ速度を下げて、結晶の直径が最終的な希望直径よりもわずかに大きくなるようにします。目標直径が得られると、成長条件が安定して直径が維持されます。シードが溶融物の上にゆっくりと持ち上げられると、シードと溶融物の間の表面張力により、シリコンの薄膜がシードに付着し、その後冷却されます。冷却するにつれて、溶融したシリコンの原子はシードの結晶構造に沿って配向します。

インゴットが完全に成長すると、完成シリコンウェーハの希望直径より少し大きい大まかな直径に研磨されます。その後、ウェハーの直径、顧客の仕様、またはSEMI規格に応じて、インゴットの向きを示すノッチまたはフラットが付けられます。いくつかの検査に合格したインゴットは、ウェハーにスライスされます。