CZ法とFZ法の違い：シリコン単結晶の育て方を比較
ほとんどのシリコンウェハは、2つの方法のどちらかで育てた単結晶から作ります。チョクラルスキー(CZ)法では、石英のるつぼの中で溶かしたシリコンに種結晶をつけ、ゆっくり引き上げます。フローティングゾーン(FZ)法では、ポリシリコンの棒をコイルで狭い範囲だけ溶かし、その溶けた部分を棒に沿って動かすので、シリコンがるつぼに触れません。CZ法は安く、大きなウェハを作れます。FZ法は、より純度の高いシリコンが得られます。
| 項目 | CZ法 | FZ法 |
|---|---|---|
| 結晶の育て方 | 石英のるつぼで溶かしたシリコンに種結晶をつけ、回しながら引き上げる | 高周波のコイルでポリシリコンの棒の狭い範囲を溶かし、その部分を棒に沿って動かす |
| るつぼとの接触 | あり。石英から酸素が融液に溶け込む | なし。酸素はごくわずか |
| 酸素濃度 | 高い | 非常に低い |
| 純度と抵抗率 | 純度は低め。抵抗率に限りがある(磁場を使うMCZ法で改善) | 非常に高純度で、抵抗率も非常に高い |
| ドーピング | 融液にドーパントを入れる。インゴットの中で濃度が変わる | ガスによるドーピング、または中性子照射(NTD)による均一なリンのドーピング |
| ウェハの直径 | 量産で最大300 mm | 一般に約200 mmまで。それより大きいものは難しい |
| コスト | 安い。大きなインゴットで生産性がよい | 高い |
| 機械的な強度とゲッタリング | 酸素の析出物が強度を高め、金属不純物を捕らえる(イントリンシックゲッタリング) | これらの利点がなく、ウェハは割れやすいことがある |
| 主な用途 | ウェハの大部分。ロジック、メモリ、太陽電池 | 高耐圧のパワーデバイス(IGBTなど)、検出器、高抵抗率のRFデバイス |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。