半導体ウエハってなに？

半導体ウエハって聞いたことありますか？

半導体が我々の身近な電子機器などに搭載され、生活を支える大きな役割を果たしていることはなんとなくイメージがわくかもしれません。それでは、半導体はどのようにしてつくられているのでしょうか？この答えは、「半導体ウエハ」の話抜きには語ることができません。

【半導体はどのようにつくられる？】

スマートフォンやPCを分解してみると、四角くて薄い形状の黒いチップを見つけることができます。これがIC（Integrated Circuit）とばれる、俗にいう「半導体」です。

このチップ、実は超微細加工によりつくられた電子回路を黒色の樹脂で封止した構造になっており、物理的に「半導体」と呼んでいいのは内部の電子回路の部分です。

ちなみに樹脂で覆われている理由として、大気中の異物や水分から守ること、振動や衝撃から守ること、光や電磁気による誤作動を防ぐことが挙げられます。超微細加工された半導体をむき出しの状態にしておくことは現実的ではないんですね。

樹脂の中身は先述のように、超微細加工によりつくられた電子回路であり、純度の高いシリコンなどの半導体材料を加工して電子回路を形成されます。また大判の半導体材料を使用し、複数の電子回路を形成、切断することで一度に多くのICチップの製造を可能としています。

そして実はこのICチップは切断される前、円盤状になっているんです。この円盤状にできた半導体材料のことを「半導体ウエハ」と呼びます。

【半導体ウエハが円盤状である理由】

なぜ四角ではなく円盤型なのだろう、と思った方も多いと思います。

一枚のウエハから生成されるそれぞれのICチップの特性は、大きな特性のばらつきは許されません。ウエハの中心部にあったICチップは5Vの電圧を出力するのに、端っこのほうで生成されたウエハは4.5Vの電圧を出力する、なんてことが起きたら製品の信頼性にかかわりますよね。

多少の特性ばらつきは許容されるように電子回路は設計されますが、基本的にはそのようなことが起きないよう半導体ウエハを製造しなければなりません。

半導体ウエハが円盤状である理由は、こういった問題を解消するためです。

例えばシリコンを半導体材料としたウエハ（＝シリコンウエハ）の場合、ウエハ上に規則正しい配列をしたシリコン結晶（＝単結晶シリコン）を生成する必要があります。

これを実現するためには、現在の技術では回転・引き上げといった製造過程を採用する必要があり、円盤状にならざるを得ないのです。端っこのICチップがなんだかもったいないですよね。

余談ですが、格子模様の入った型で挟み薄く焼いた洋菓子、「ウエハース」と似ていることから名づけられたそうですよ。

【まとめ】

ICチップが切断される前の、円盤状のシリコンを半導体ウエハと呼ぶ。各ICチップが大きな特性ばらつきを持たないための製造上の理由により、円盤状の構造となっている。