ウェハー

太い大根を輪切りにすると、丸い切り口の円盤がいくつもできる様子を思い浮かべてください。先端技術の結晶である半導体づくりの出発点も、驚くほどこれと似ています。

砂から取り出したシリコンを高温でとかし、ちりひとつない巨大な円柱の塊へとゆっくり固めます。これをシリコンインゴットと呼びます。不純物がほとんどなく、99.9999999%という極めて高い純度を誇ります。

この大きなシリコンの柱を、ダイヤモンドワイヤーで1ミリメートルにも満たない薄さに精密にスライスします。そのあと、表面に小さな傷ひとつ残らないよう鏡のようにピカピカに磨くと、複雑で微細な回路を刻み込めるもっとも完璧なキャンバス、ウェハーの完成です。

大きなピザ生地にいろいろな具をまんべんなくのせてピザを仕上げるように、鏡のようになめらかなウェハーの表面に、光と化学薬品を使って、目に見えないほど細かい電子の道を何十層にも積み上げていきます（3D NANDメモリでは、記憶層だけで数百層に達することもあります）。

すべての精密工程が終わると、ピカピカだったウェハーの上に、同じ形の四角いチップが何百個も、碁盤の目のようにぎっしり刻まれます。ウェハー1枚から数多くの部品を同時に生み出すので、大量生産を可能にする要の元手になるわけです。

加工を終えたウェハーは、ダイヤモンドカッターやレーザーで切れ目を入れ、1個ずつの四角い小片に慎重に切り出します。この小さな小片ひとつひとつを「ダイ」またはチップと呼びます。外部の衝撃から守るケースをかぶせ、配線をつないで、ようやく電子機器に組み込まれる完成品になります。

完成した半導体チップはみんな四角い形なのに、キャンバス役のウェハーはなぜ四角ではなく丸いのでしょうか。四角い板を使えば、すみっこまでチップをびっしり並べられて、捨てる端材をずっと減らせそうなものですよね。

ここには、物理と製造工程上の必然的な理由が隠れています。高温でとけたシリコンの液体から、結晶をゆっくり引き上げながら回転させてインゴットをつくるので、固まって出てくる柱の断面は自然に円形になるしかありません。

また、ウェハーの上に化学物質を塗るときは、板全体を毎分数千回という高速で回転させます。丸い形だからこそ、液体が角に溜まらず、まんべんなく広がります。現在、世界の最先端の工場では、生産性を最大限に高めるため、ラージサイズのピザほどもある直径300ミリメートルのウェハーを主力の標準として使っています。