単結晶引き上げ（CZ法）とは　約1420℃の融液から種結晶で円柱を育てる

CZ法（チョクラルスキー法）は、石英のるつぼで溶かしたシリコンに種の結晶を浸し、ゆっくり引き上げて、円柱の単結晶（インゴット）を育てる方法です。シリコンウエハーは、この円柱を薄く切って作ります。信越化学工業の子会社の信越半導体や、SUMCOがこの方法で単結晶を作っています。

引き上げの手順

信越半導体の白河工場の説明では、まずケイ石を還元して純度約98%の金属シリコンにし、さらに精製して純度99.999999999%の多結晶シリコンにします。9が11個並ぶため、11ナインと呼びます。

この多結晶を粗く砕いて石英のるつぼに入れ、電気の流れやすさを決める元素を少し加えます。P型ならホウ素、N型ならリンやアンチモン、ヒ素です。SUMCOの説明では、るつぼを約1420℃に熱してシリコンを溶かします。

溶けたシリコンに種の結晶を触れさせ、回しながら引き上げると、種と同じ原子の並びの結晶が下に伸びていきます。結晶の太さを決めるのは、温度と引き上げる速さです。加える元素の量で、電気抵抗が決まります。

るつぼから入る酸素

石英のるつぼの成分の酸素が、わずかに結晶に溶け込みます。信越半導体は、この酸素の濃度や、P型・N型の別、抵抗の値を細かく管理していると説明しました。SUMCOも、酸素の少ない結晶が要る場合などは、顧客の求めに応じて別の方法を使うとしています。

単結晶の作り方の違い（SUMCOの説明から）

方法	仕組み	特徴
CZ法	石英のるつぼの融液から引き上げる	主に使う方法
MCZ法	CZ法で、融液に磁場をかける	顧客の求めに応じて使う
FZ法	石英のるつぼを使わない	酸素の少ない結晶を得られる

作っている会社と数字

信越半導体の白河工場は、単結晶の引き上げから、磨いたウエハー、表面に厚さ約10マイクロメートルの膜を育てたエピタキシャルウエハーまでを一貫して作っています。工場で作るウエハーの口径は100〜300mmです。

親会社の信越化学工業の電子材料事業は、2026年4〜9月の売上高が5,777億円で前年同期比16%増、営業利益が2,189億円で同28%増でした。この事業にはウエハーのほかにレジストなどの材料も含みます。SUMCOの2026年7〜9月期の売上高は1,175億円でした。

関連する用語

• シリコンウエハー：単結晶の円柱を約1mmの厚さに切り、磨いた円板。
• 多結晶シリコン：小さな結晶が集まったシリコン。CZ法の原料です。
• エピタキシャル成長：ウエハーの上に、同じ原子の並びの薄い膜を育てること。

SUMCOは、宮崎工場でのウエハーの生産を終えることに伴い、2026年7〜9月期に37億円の特別損失を計上しました。