半導体について

こんにちは。今回は半導体について質問があります。
半導体について全く何も知らない自分ですので、お手柔らかに。。

・シリコンウェーハ（Si）はどうやって固めてるの？
・ロットって何？
・半導体の魅力（絶縁体、導体等の仕組みはわかっています）

化学を学んでいたので化学知識は多少あります。
以上、どなたかよろしくお願いします！！

No.3 回答者： angkor_h 回答日時： 2016/05/03 14:31

・ロットって何？

同じ材料・同じ設備・連続した時間で生産される単位です。
昨日と今日、大阪と東京、などは別ロットです。

・半導体の魅力
小型、全固体化(機械的機構無し)、半永久的寿命、などでしょうか。

No.2 回答者： isoworld 回答日時： 2016/04/29 20:25

半導体の魅力（絶縁体、導体等の仕組みはわかっています）は、あまりにも内容が膨大で漠然としていますから、答えるとキリがないためこの説明はパスします。

シリコンウェーハ（Si）はどうやって固めてるの？

「るつぼ」に不純物のないシリコン（ケイ素）を入れ、1,400℃ほどに「るつぼ」ごと加熱します。加熱のしかたは電熱線（ヒーター）もありますが、高周波電磁誘導加熱することが多いと思います。できるだけ均等な温度になるようにすることが重要です。

この「るつぼ」の上にゆっくりと回転する「引き上げ」軸を設け、その先端には単結晶になったシリコンのタネを付けて、ドロドロに溶けた液状のシリコンに着けます。「るつぼ」の温度を微妙に調整して、液状のシリコンがドロドロになるか固まるか融点ぎりぎりの温度に管理します。

この状態で軸をゆっくりと回しながら極めてゆっくりと引き上げていくと、タネの先にはシリコンが固まり単結晶になった状態で吊り上げられてきます。

「るつぼ」の下に極めて精密な電子天秤を取り付け、その重量（の減り具合）を計測し、吊り上げ量と重量の減り具合が一定に（これも品質管理には極めて重要です）なるようにすれば、直径が一定の単結晶化したシリコンが円筒状になって出来上がります。
十分な長さの円筒状のシリコン単結晶が出来上がれば、軸をさっと引き上げて「単結晶の引き上げ」を終了させ、あとは長時間かけてゆっくりと自然冷却します。

完全に冷えると、円筒状のシリコン単結晶を薄くスライス（輪切り）にします。こうやって円盤状のウェハができます。


ロットって何？

ロットはおもに品質管理の目的のために使われる管理手法です。半導体には限定されません。

大量生産する製品の場合（小量の場合もありますが）、使用原材料、製造ライン（設備も含む）、製造条件、その他がまったく同じで、（出来上がった製品の）品質がまったく同じとみなされる「ひとまとまり」をロットとして扱います。そのロットの大きさは、どのくらいきめ細かく品質管理するかによって、数１０個であったり、数１００個であったり、あるいは数万個であったりします。

こうすると、あるロットの製品（の中の幾つか）に何かの品質の不具合があれば、同一ロットの製品はすべて同じ問題を内在させている（可能性が高い）と考えられるわけです。ですから、必要に応じて市場に出回ったそのロットの製品に絞って、回収（リコール）したり修理したりできるわけです。

もしロット管理をしていないと、製造した同じ品種の製品のどれがＯＫでどれがＮＧか絞り込めなくなりますから、同じ不具合を内在させている製品を回収・修理しなければならないハメになると、膨大な数になって大変です。

なお、ロット管理にはトレーサビリティも欠かせません。

No.1 回答者： sanori 回答日時： 2016/04/28 11:15

・シリコンウェーハ（Si）はどうやって固めてるの？

純結晶シリコンを種にして、融点ぎりぎりのどろどろになった液体シリコンを「シリコン引き上げ機」というものを使って、円柱状の個体シリコンを作ります。それをスライス・整形して円盤状のウェハを作ります。
http://www.sumcosi.com/products/process/step_01. …

・ロットって何？
これは、半導体に限ったことではありません。
製品を出荷するとき、あるいは、製造ラインの中で、何個か（数十個の場合もあり、数百個の場合もあり、数千個の場合もあり）をひとまとまりにして扱い、製造番号をつけて管理するものです。

・半導体の魅力（絶縁体、導体等の仕組みはわかっています）
何といっても、小さな面積の中にたくさんのトランジスタ、配線を配列できる点にあります。
たとえば、メモリーカードやパソコンのメモリーはご存知ですよね。
例としては、２ＧＢ（２ギガバイト）の中には、少なくとも８×２×１０２４×１０２４×１０２４個のトランジスタがあります。（１バイトは８ビットなので、８をかけます。トランジスタ１個で１ビットを作れます。）
ちなみに、コンデンサはトランジスタの構造の一部を短絡すれば、コンデンサ代わりになります。抵抗は、金属配線ではなく、導電率の高いシリコン配線を用いるのが通常です。