シリコン（Si）の元素、成分、組成など

シリコンは地球の固体部分（地殻）に最も多く含まれる元素であり、二酸化ケイ素の形で存在しています。単結晶シリコン（Si）の結晶構造はダイヤモンド型構造で、ホウ素やリンなどの不純物を添加することで、容易にp型半導体、n型半導体が作成できるため、半導体材料として非常に多く使用されています。

なお、半導体や太陽電池に用いられるシリコン（Silicon）とシリコーン（Silicone）は異なる物質を指しており、後者は有機ケイ素化合物のことを指します。シリコーンは潤滑剤（シリコーングリス）やゴム（シリコーンゴム）など、耐熱性や潤滑性、電気絶縁性に優れる材料となることから、電気・電子部品や医療材料など多くの産業分野で使われています。

シリコン（Si）の特徴

シリコンは元素記号Siで表わす金属ケイ素（珪素）のことで、半導体の基板材料として最もよく使われていいます。シリコンは地殻中元素の存在比率が26.77％と、地球上では酸素に次いで2番目に多いポピュラーな元素で、自然の状態では、酸素と固く結び付いた化合物（二酸化ケイ素）として存在しています。シリコンを半導体材料として使うためには、この二酸化ケイ素から酸素を分離する必要があります。
また、シリコンは半導体材料だけでなく、赤外光学系のレンズに使用されることもあります。シリコンは赤外域（波長2-6μm）で高い透過性があり、精密光学研磨加工を施すことで、近赤外イメージングや赤外分光を含むさまざまな赤外アプリケーションに用いることができるようになります。この他にもケイ素を含む合金やケイ素を含むセラミックス、有機ケイ素化合物（シリコーン）など、工業的に多くの用途で使用されています。

シリコン（Si）の製造方法

半導体の基板材料として使われる円盤状のシリコンは、シリコンウェーハと呼びます。半導体の基板材料に用いるには、シリコンを99.999999999%（9が11個並びイレブンナインと言います）以上の高純度に精製する必要があります。高純度に精製した原料（多結晶シリコン）を溶かし、大きく細長い棒状の（インゴット）単結晶を成長させます。単結晶を1mm以下にスライスし、円盤状に整えることでシリコンウェーハが作られます。単結晶を成長するには、溶解したシリコンから単結晶を引き上げるCZ法（Czochralski法）や部分的に溶融しながら単結晶化を行うFZ法（Floating Zone法）などがあります。

シリコン基板の結晶方位には（100）、（110）、（111）という種類があります。半導体の基板材料としては（100）ものが一般的です。一部の最先端メモリーに（110）が使われたり、AFM（Atomic Force Microscope: 原子間力顕微鏡）やSTM（Scanning Tunneling Microscope: 走査型トンネル顕微鏡）の標準試料として（111）のシリコン基板が使われることがあります。

シリコン（Si）を製造する上でのディスコのソリューション

半導体の基板材料の表面には非常に精密な回路が形成されるため、ウェーハ表面を平ら（平坦）にする必要があります。シリコンのインゴットから円板状に切り出した直後のウェーハの表面は、微少なうねりが生じているため、平坦化し、指定厚みまで薄くするための加工を施す必要があります。この薄くするための加工機として、ディスコのグラインダ（砥石による研削加工機）が用いられます。

シリコン（Si）の応用デバイス

シリコンウェーハは現在の多くの半導体デバイスー演算を行うロジックや、記憶素子に用いられるメモリ－のほか、太陽電池にも良く用いられています。また、前述のように赤外線（波長2-6 μm）を良く透過することから、赤外光学系の窓やレンズの素材に用いられることもあります。

応用デバイスを作る上でのディスコのソリューション

半導体製造工程では、前工程でのデバイス製造のち、後工程に、ディスコのダイシングソー（砥石による切削加工機）やレーザソー（レーザーによる切削加工機）、グラインダ（砥石による研削加工機）などが用いられます。

この素材を使った加工方法

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  シリコンをDBG加工

  シリコン × DBG