柱状晶シリコン
柱状晶シリコンは、一方向に結晶成長させて凝固した「柱状」の結晶構造を持つ多結晶シリコンです。
シリコン結晶としては世界最大級の大型材料（角型：□1200mm、丸型：Φ1200mm）をご提供することが可能です。
用途例
- 半導体製造装置用部材
- ＣＶＤ装置用部材
- アニール炉用部材
- 拡散炉用部材
- 液晶製造装置用部材
- スパッタリングターゲット材料
- 製品特徴
- 製品仕様
- 参考特性
- 製造工程
柱状晶シリコン製品特徴Columnar Crystal Silicon
柱状晶シリコンは、一方向に結晶成長させて凝固した「柱状」の結晶構造を持つ多結晶シリコンです。
三菱マテリアル株式会社が、長年航空宇宙材料分野で培った高度な精密鋳造技術を基盤に、当社が独自に開発・実用化した材料で、現在半導体分野で大変高いご評価をいただいています。
- シリコン結晶としては世界最大級の大型材料（角型：□１２００ｍｍ、丸型：Φ１２００ｍｍ）のご提供が可能です。
- 他のシリコン素材と比べ、高い機械的強度(曲げ強度)を有しています。
- 単結晶シリコンと同等の熱特性・加工性を有しています。
他の材料との物性比較
| 項目 | 単位 | シリコン（Si） | SiC | SiO2 | Si3N4 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 柱状晶 | 単結晶 | 多結晶 | |||||
| 密度 | g/cm2 | 2.33 | 2.33 | 2.33 | 3.1 | 2.2 | 3.2 |
| 融点 | ℃ | 1414 | 1414 | 1414 | >2700 | 1550 | 1900 |
| 沸点 | ℃ | 2355 | 2355 | 2355 | >2700分解 | 2950 | – |
| 熱伝導率 | W/m・K | 163 | 160 | 162 | 67 | 1.3 | 29.3 |
| 平均熱膨張係数 | ppm/K | 3.34 | 3.43 | 3.33 | 4.3 | 0.5 | 3.1 |
| 比熱 | J/K・g | 0.73 | 0.74 | 0.72 | 0.2 | 0.7 | 0.71 |
| 曲げ強度 | MPa | 85.0 | 78.3 | 77.2 | 40.0 | 70.0 | 900.0 |
| ヤング率 | GPa | 160 | 193 | 160 | 408 | 72 | 27 |
| 屈折率 | － | 3.35 | 3.35 | 3.35 | 2.654 | – | – |
| 硬度 | － | 7 | 7 | 7 | 9.5 | 7 | – |
製品加工例
円盤加工例（ターゲット材） |
角板加工例（ターゲット材） |
円筒加工例（ターゲット材） |
他の半導体材料からの置き換えをご検討のお客様
- 高純度品が存在しないカーボンを柱状晶シリコンに置き換えることにより、装置材料の高純度化を図ることができます。
- 単結晶シリコンでは装置部品製作のための大型品が市場に無く、装置設計上の自由度がありません。当社の柱状晶シリコンをご使用いただくことで、貴社の装置の可能性をさらに広げることができます。
当社製品納入実績
現在、以下のような分野のお客様に多くご使用いただいています。
| 主要分野 | 装置 | 部品例 |
|---|---|---|
| 半導体製造装置 | プラズマエッチング装置 | リング |
| ＣＶＤ用装置 | ダミーウェーハ、サセプター | |
| アニール炉、拡散炉 | 均熱板 | |
| 液晶製造装置 | スパッタリング装置 | ターゲット |
納入部品例
CVD装置用サセプター |
CVD装置用サセプター（大口径サンプル品） |
柱状晶シリコン製品仕様Columnar Crystal Silicon
製品仕様
純度
| グレード | 規格値 ※1 |
|---|---|
| S | 6N以上7N未満 |
| A | 6N |
| B | 5N |
標準品では以下の各項目（純度、抵抗率、加工形状）の製品をご用意しています。表に無い仕様に付きましては別途お問い合わせください。
抵抗率
| グレード | 抵抗率（Ω・cm） ※2 | タイプ | ドープ剤 | DC | RF |
|---|---|---|---|---|---|
| 低抵抗品 | 0.001以上0.01以下 | P型 | Boron | 使用可 | 使用可 |
| 中抵抗品 | 1以上10以下 | P型 | Boron | 使用可 | 使用可 |
形状加工
| 項目 | 標準品サイズ | |
|---|---|---|
| 外径 ※3 | 丸型 | 最大 Φ1200mmまで |
| 角型 | 最大 □1200mmまで | |
| 厚さ | 板材 | 最大205mmまで |
| インゴット | 最大300mmまで | |
| 面状態 ※4 | ご指定の面状態に仕上げ加工いたします | |
| 加工精度 ※5 | 約0.1mm | |
| 形状 ※6 | ご指定の形状に加工いたします | |
備考
※1・・・SおよびA純度の製品につきましては半導体グレードの原材料を使用し、製造いたします。
※2・・・標準品以外の抵抗率につきましては、別途ご相談ください。
※3・・・標準品以外のサイズにつきましては、ご指定の寸法に切削加工いたします。
※4・・・スライス、研削、ラッピング、ミラーポリッシュ、エッチング（酸またはアルカリ）等の仕上げ面をお選びください。
※5・・・複雑な形状の加工も可能です。別途お問い合わせください。
※6・・・最終的な精度は形状により異なります。別途お問い合わせください。
柱状晶シリコン参考特性Columnar Crystal Silicon
参考特性
※以下の特性値は製品の保証値ではありません。
特性評価
柱状晶シリコンは、単結晶、多結晶シリコンと比較しても同等以上の特性を持っています。
| 特性 | 評価項目 |
柱状晶
|
単結晶
|
多結晶
|
|---|---|---|---|---|
| 機械特性 | 曲げ特性 | ◎ | ○ | ○ |
| 高温クリープ特性 | ○ | － | － | |
| 硬度・破壊靭性値 | ○ | ○ | － | |
| 加工性 | ○ | ○ | △ | |
| 化学特性 | 湿式エッチング特性 | ○ | ○ | △ |
| 半導体用ガス耐ガス性 | ○ | ○ | － | |
| 熱特性 | 熱膨張率 | ○ | ○ | ○ |
| 熱伝導率 | ◎ | ○ | － |
機械特性
曲げ強度
高温クリープ強度
(6Hr)
| 温度（℃） |
加重（kgf/cm2）
|
変位量（%）
|
|---|---|---|
| 1200 | 8 | <0.050 |
| 16 | 0.250 | |
| 1300 | 16 | 0.265 |
硬度・破壊靭性値
| サンプル |
ビッカース硬さ（HV）
|
破壊靭性値（MPa・m^1/2）
|
|---|---|---|
| 柱状晶シリコン | 1053 | 0.4 |
| 単結晶シリコン | 1046 | 0.4 |
加工性
| 柱状晶 | 単結晶 | 多結晶 | |
| 表面状態 |  |
 |
 |
| チッピング：少 | チッピング：少 | チッピング：大 | |
| 内壁ダメージ |  |
 |
 |
| 割れ長さ：短 | 割れ長さ：短 | 割れ長さ：長 |
化学特性
湿式エッチング特性
| 柱状晶 | 単結晶 | 多結晶 | |
| 表面状態 | |
|
|
| 滑らかな表面状態 ダメージ層残留なし |
滑らかな表面状態 ダメージ層残留なし |
内壁面に凹凸あり ダメージ層残留あり |
半導体用ガス耐ガス性
ラズマエッチング加速試験結果
熱特性
熱膨張率
熱伝導率
熱伝導率の測定（J/cm・℃・sec）
※柱状晶シリコンは単結晶シリコンと比較し均一な熱伝導率特性を持っています。
柱状晶シリコン製造工程Columnar Crystal Silicon
一方向凝固法－柱状晶シリコンインゴット鋳造プロセス－
柱状晶シリコンは、鋳造時にルツボ下部より結晶成長を開始させ、体積膨張を排除しながら成長を続けます。鋳造時に不純物排斥と内部残留応力の開放を同時に行っているため、残留内部応力が少なく、かつ高純度なインゴットが製造できます。
柱状晶シリコン鋳造炉
半導体シリコン鋳造用としては、世界最大級となる1200mm×1200mm×500mmHのインゴットが鋳造可能な大型鋳造炉を有しています。
