シリコンウエハーをリサイクルする目的とは？
このサイトではシリコンウエハーのリサイクルの目的とその応用分野についてご紹介します。
太陽光発電パネルのほとんどは再生されており、それは私たちの大切な環境を守る上でとても有効な方法です。
そこで、この再利用の目的と応用分野についてまずご説明し、その意味や可能な理由を述べてみたいと思います。
その後、再利用する際の注意点をご紹介し、どのような利用用途で用いられているのかに関して注意点を含めてご説明します。
シリコンウエハーのリサイクルの目的と応用分野 その様々な利用用途と注意点を紹介
シリコンウエハーはシリコンから作られたもので、半導体の基板材料として用いられています。
シリコンウエハーという言葉を聞きなれない方もいらっしゃるでしょう。
この基板材料は、通常は私たちの日常生活で目にすることはほとんどありませんが、半導体技術にとっては不可欠な素材になります。
そのようなシリコン素材はリサイクルして再利用することができるようになっており、リサイクルを行うことで地球環境にやさしい製品製造が可能になります。
この素材は円盤状のシリコンのインゴットで、製品を廃棄する際に取り出して、リサイクルすると再び新しい製品で用いる事が出来ます。
半導体技術は私たちの生活においてますます重要になってきますので、こうした素材の再利用はとても大切な視点です。
シリコンウエハーの太陽電池への再利用方法について
シリコンウエハーは、高純度なケイ素の円板で中央演算処理装置やメモリー、太陽電池などに利用されています。
半導体素子製造に重要なシリコンウエハーですが、廃棄される量も年間600万枚を超えると言われています。
ただ、そのシリコンウエハーは素材の特性が高いことから繰り返し利用することもできます。
工場から廃棄される廃棄ウエハーは、ベアや酸化膜付き、レジスト付きやパターン付などです。
再利用するには、ウエハーの表面を研磨したり精密洗浄する必要があります。
廃棄されたウエハーの中には割れや欠けがあるものもありますが、これらは鉄や銅の脱酸素剤、アルミニウム合金の添加剤などにも使うことができます。
再利用先の素材として、太陽電池用単結晶シリコンウエハーが挙げられます。
太陽電池用単結晶シリコンウエハーに再利用することで、余計な資源が使われないばかりか、約600万kWh以上の省エネに繋がります。
また、廃棄ウエハーは単結晶のため、太陽エネルギー変換の効率が高いというメリットもあります。
廃棄ウエハーを太陽電池に再びよみがえらせることで、国内太陽電池需要に当てることが可能になり、クリーンエネルギー課題にも貢献すると考えられています。
シリコンウェハーが完成するまでの製造プロセス
シリコンウェハーは還元などを行った後、単結晶インゴットの製造、シリコンウェハーの加工、用途に応じて行う特殊加工の3つの製造プロセスを経て完成する素材です。まずは多結晶シリコンを原料として、単結晶インゴットを作り上げます。
多結晶シリコンの製造にはチョクラルスキー法などが採用されており、ここで質の高い単結晶インゴットが完成します。MCZ法やFZ法なども使用可能ですが、どの方法を採用するかは企業によって異なるでしょう。シリコンウェハーの加工工程は切断と粗研磨、エッチングと研磨、そして洗浄へと続きます。最後に検査を行って次の工程へと進みます。特殊加工にはアニール・ウェーハやエピタキシャル・ウェーハ、埋込層付エピタキシャル・ウェーハなどがあり、さらにSOIウェーハなども活用されています。これらの工程を使って用途に応じてシリコンウェハーの加工を行い、電子機器などの半導体へと活用される素材が完成します。
シリコンウェハーに求められるニーズとはなにか
半導体の製造に欠かすことができないシリコンウェハーは、具体的にどのようなニーズが求められているといえるでしょうか。シリコンウェハーは集積回路の土台で、その上に回路の形成が行われますから、一度に沢山製造できることが望まれます。
具体的にはシリコンウェハーの大型化で、半導体が微細化する方向に反してサイズが大きくなれば、相乗的に生産量の向上が図れます。シリコンウェハーは素材や製造、加工の質によって歩留まりが左右されるので、歩留まりの改善もニーズの1つです。半導体の分野では不良の発生が避けられませんが、不良品を減らすことができれば、コストの削減に繋がります。微細化が進むと僅かな汚れや傷も製品の品質に影響するので、歩留まり改善のハードルは上がりますが、製造メーカーにとってはそこが腕の見せ所です。不良品の多い少ないは最終的な製品、つまり消費者の手元に届く価格に直結するので、メーカーにも消費者にとっても大事なポイントではないでしょうか。
高性能のシリコンウェハーを製造するために必要な要素
"高性能のシリコンウェハーを製造するためには、高度な技術や豊富な材料の調達能力などが重要であると言われることも少なくありません。しかしその中でも最も重要なポイントは、必要な設備を十分に整えることにあります。シリコンウェハーはその設計思想が良くても実際に製造をする場合にはその環境を理想的なものに近づけることが重要であり、これがより理想に近いほど良いシリコンウェハーを生み出すことができるためです。
半導体の要素はシリコンの内部を効果的に配線することでその特性を自由に利用する点にあります。端子の取り付け部分や切断の方法によってそれぞれの部分の性能が変わるため、この性質を利用して様々な集積回路を小さなチップの中に収容する仕組みとなっています。これを設計通り行った場合でもシリコンウェハーの純度が低い場合には望む性能を引き出すことができません。そのためその製造環境を適切に整えることが、重要なポイントとなります。"
半導体製品を製造するために必要なシリコンウェハー
シリコンウェハーは半導体製造に興味のない人にとっては、耳慣れないものかもしれませんが、これは非常に重要なものとなっています。半導体はこのシリコンウェハーの上に凝縮した電子回路を組み込むものとなっており、その中の様々な要素を利用することによって小さなチップの中に様々な機能を持つ要素を組み込む仕組みとなっています。非常に微妙な抵抗違う性質を利用したものとなっているため、不純物が混入するとその性能を十分に発揮することができないために、製造するための環境は非常に厳しいものとなっているのが一般的です。
非常に純度の高いクリーンルームの中で製品が作られたものとなっており、その中には空気中の様々な不純物ですが存在が許されない状況となっていることが少なくありません。最近では半導体の様々な問題がニュースになることも多いのですか、古くは日本でも数多くの半導体製造が行われており、シリコンウェハーは非常に身近なものとなっていました。
多種多様な電子機器を支えるシリコンウェハー
シリコンウェハーはあらゆる電子機器の製造に使用されています。日常的に機器を使いながらもシリコンウェハーを目にする機会は少ないでしょう。
高度に発展した電子機器を支える重要な素材でありながらその存在は目立つことなく、半導体技術を支え続けています。シリコンウェハーが使用されているのは各国で利用されているスマートフォンやパソコン、タブレットなど、現代人の生活に欠かせないものばかりです。身近にある多種多様なものに半導体は使用されており、機器を使用する人々は知らない間にその恩恵を受けています。普段使いの機器だけではなくビジネスにもその用途は拡大を続けており、例えばビックデータやデータセンターなどにも使用されているのが特徴です。さらには自動車の自動運転技術をはじめとしたこれからの発展が期待されてる分野でも採用され、需要は増加の一途を辿っています。今度とも機器が発展するためにも、シリコンウェハーは必須となるでしょう。