結晶成長プロセスフロー図：シリコンウェーハの作り方（多結晶 Si・引上げ・スライス・研磨）

結晶成長とは、高純度の多結晶シリコンを溶かし、小さな種結晶でゆっくり引き上げて、シリコン原子を種結晶の並びに沿って固化させ、結晶方位のそろった単結晶シリコンインゴットに育てることです。インゴットをスライスして研磨したものがウェーハで、すべてのチップの原料になります。

含まれません。前工程はウェーハ工場がウェーハ上に回路を作る工程を指し、結晶成長はウェーハそのものを作る材料のプロセスです。ウェーハメーカーが担当し、サプライチェーン上は上流の材料に当たります。

種結晶がシリコン融液に触れた瞬間、熱衝撃で結晶内に転位（原子の並びのずれ）ができます。まず種結晶を数 mm の細い首に引き伸ばして転位を側面から逃がし、その後に直径を広げて成長させた部分が、転位のない完全な単結晶になります。

300 mm のインゴットは長さ約 2 m。両端の円錐部と規格外の部分を除き、ウェーハの厚さとダイヤモンドワイヤーの切断ロスで計算すると、1 本からおよそ 1,000 枚以上取れます。

研磨ウェーハはスライス・研削・研磨の後そのまま出荷するウェーハです。エピウェーハは研磨ウェーハの上にさらに数 µm の単結晶シリコンを成長させたもので、この層のドーピングと欠陥をより精密に制御でき、主にパワーデバイスや一部のロジックチップに使われます。

炭化ケイ素はシリコンのように溶かして引き上げることができず、約 2,000°C 以上で昇華法（PVT）により気体をゆっくり結晶として堆積させる必要があります。1 時間に 0.数 mm しか成長せず、1 炉で数 cm の高さのインゴットしか得られません。材料も非常に硬く、切断や研削もシリコンより遅いため、歩留まりが低くコストが高くなります。