2004年04月06日

真性半導体

さてさて真性半導体であるが、これはまさに言葉の通り真性なのである。でもこれだけじゃあ、なんのことやらわからない。自分も学生時代、電気電子の専攻じゃなかったし、運動部に所属していて勉強どころじゃなかったので(ほんとはそれじゃあまずいと今なら思う)、就職して半導体工場に配属になって1から勉強したときには、なんのことやらだった。
まあ、要するにまっさらな半導体だと思ってくれればよい。つまりSi(シリコン)だったら、そのまま純粋なSiのことをさす。でもその辺に転がっている砂じゃだめ。半導体に使うSiは単結晶と呼ばれるもので、Siの種のようなもの中心にして溶けたSiを特殊な引き上げ方をして作製する。こういうのを単結晶作製なんて呼んだりする。多分、信越半導体とか小松半導体とか住友シチックスなんてところのホームページを見ると詳しく載っているんじゃないかな。でも、会社名はもしかしたら変わっているかもしれない。なんせ情報が数年前で止まっているし、記憶だけを頼りに適当に書いているから。

くれぐれも、あんまり真剣に見ないように。あくまでも、過去の記憶のみを頼りにしたメモみたいなものだから。

通常はウェハーと呼ばれるせんべいのような円盤状のSiに回路を作っていって、みんなが使っているパソコンのCPUだとかのチップになる。SiでできているのでSiウェハーと呼び、チップのことをデバイスなどと呼んだりもしている。一般の人が見ているCPUの正方形のやつとか、長方形のげじげじ型の黒い胴体に足が出たものは、円盤状のSiウェハーに何百個も同じものを作って、それを切り出して、足の出たリードフレームっていうのに乗っけて黒い樹脂で固めた後の出来上がった製品だ。電化製品を分解して出てくる緑色の基盤に載っているものを探せば、半導体チップのゲジゲジがいくらでも目に付くからわからない人は見てみると良い。(切り出した製品のことをチップと呼んでいるようなんだけど、回路が載っている部分に関しては総じてチップと認識しているような気がする)

ウェハーの上に回路を作るまでを通常フロントエンドと呼びそれ以降の組み立て(アッセンブリ)検査(テスト)工程をバックエンドと呼んでいる。ここでは、基本的にフロントエンドの話を中心にしていく。

さて、話は横道にそれたが、また本題に戻す。単結晶の作製は通常Si(シリコン)メーカがやっていて、円柱状の単結晶シリコンを横に薄くスライスして、円盤状になったものを、デバイスメーカは買うわけだ。(デバイスメーカとは要するにウェハーに回路を刻み込んだデバイスを作るメーカね。ほかには製造装置を作っているところは装置メーカ)今はでかいのだと直径300ミリもある。これはほんとにでかい。12インチウェハーと呼ばれるものだ。顔が完全に隠れてしまうし、ものすげー重い。昔は4インチとか6インチでかわいいもんだった。8インチぐらいになると実物はかなりでかく感じるが、12インチとなると化け物だ。
ちなみにウェハーの厚さは最初の段階で1ミリもない。何百μmという厚さだ。製品が出来上がって最後には100μm、200μm、300μm程度の厚さに削ってしまう。もうぺらぺら状態。だから結構割れやすくて困ったりする。でも、300ミリぐらいのウェハーになるとあんまり薄いと曲がったりするから、もっと厚いのかもしれない。今の最先端の話は知らない。

またまた脱線してしまった。ということでこんな風にして単結晶の混じりけのない純粋なSiを真性半導体と呼ぶ。真性半導体はこのままではほとんど導体にはならない。まあ、光を当てたり、温度を上げたりして外からエネルギーを加えてあげると、電気を通すようになったりもするが、普段は通さないと思っていて間違いない。
そこで登場するのが不純物半導体である。では、次回に続く。
posted by ピッコロ大魔王 at 00:29| Comment(0) | TrackBack(0) | 物理 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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