シリコンウェハー
結晶特性と外観を検査した後、梱包されて出荷される。結晶特性の検査には、結晶方位、導電型、抵抗率、結晶欠陥、炭素と酸素の濃度があり、外観の検査では、反り、平坦度、汚れ、傷が検査される。
梱包のケースは、従来多種類だったウエハーの格納ジャーが、FOUP (Front Opening Unified Pod) という国際規格の制定後は、共通のウエハー用格納ポッドで扱えるようになっている。
ノルウェーやブラジルで産出した純度の比較的高い石英を還元して、純度98 %程度の金属シリコンを作る。これを粉砕して塩素ガス、次いで水素ガスと反応させて、モノシラン (SiH4) やトリクロロシラン (SiHCl3) を作る。この過程で金属性の不純物はAlCl3やFeCl3のような塩化物として蒸発させトリクロロシランと分離することで金属性の不純物を1 ppba (parts per billion atomic) 以下まで取り除く。トリクロロシランは高純度の水素と CVD装置中に導入することで単体のシリコンを析出させ、高純度の多結晶シリコン・ロッドを得る。
材料となる粗く砕かれた高純度多結晶シリコンは、石英のるつぼに詰められる。この段階で最終的な半導体の特性を決める微量の導電型不純物である、P型ならホウ素 (B) を、N型ならリン (P) やアンチモン (Sb) を加えておく。石英るつぼは不活性ガスで満たされた炉内に納められると、周囲からカーボンヒーターで加熱されて多結晶シリコンはやがて溶融する。溶けたシリコン液相表面の温度は溶解温度となるように厳密に管理され、その表面中心にピアノ線で吊るされた種結晶を接触させた後、ゆっくりと回転させながら引き上げていく。種結晶が接触した下部ではわずかに冷やされたシリコンが固体となって析出し種結晶の結晶配列を引き継いで溶解シリコン表面との間に成長してゆく。溶解シリコンから引き上げて成長させる過程で、引き上げ速度を少し上げたり溶解シリコンの温度を少し上げると結晶径が減少し、その逆は結晶径が拡大する。
種結晶はそれまでに作ったシリコン単結晶の残余であるが、内部に原子配列の転位が含まれている可能性があるため、下に成長してゆくシリコンへこの乱れが引き継がれないように「種しぼり」(ネッキング)と呼ばれる意図的に3 – 5 mm程度まで細くした部分を作る。