SiO₂ 石英ウエハー 石英ウエハー SiO₂ MEMS 温度 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″
詳細図
導入
クォーツウエハーは、エレクトロニクス、半導体、光学産業の発展に不可欠な役割を果たしています。スマートフォンのGPS誘導に使用され、5Gネットワークを支える高周波基地局に埋め込まれ、次世代マイクロチップの製造装置にも組み込まれているクォーツウエハーは、必要不可欠な存在です。これらの高純度基板は、量子コンピューティングから高度なフォトニクスまで、あらゆる分野におけるイノベーションを可能にします。地球上で最も豊富な鉱物の一つから得られるにもかかわらず、クォーツウエハーは並外れた精度と性能基準で製造されています。
石英ウエハとは
クォーツウエハーは、超高純度の合成水晶から作られた薄い円盤状の製品です。標準直径は2インチから12インチまでで、厚さは通常0.5mmから6mmです。不規則な柱状結晶を形成する天然クォーツとは異なり、合成クォーツは厳密に管理された実験室環境で育成されるため、均一な結晶構造を形成します。
石英ウェハーは、その固有の結晶性により、比類のない耐薬品性、光学的透明性、そして高温および機械的ストレス下における安定性を備えています。これらの特性により、石英ウェハーは、データ伝送、センシング、計算、レーザーベースの技術に使用される精密機器の基盤部品となっています。
石英ウエハの仕様
| クォーツタイプ | 4 | 6 | 8 | 12 |
|---|---|---|---|---|
| サイズ | ||||
| 直径（インチ） | 4 | 6 | 8 | 12 |
| 厚さ（mm） | 0.05～2 | 0.25～5 | 0.3～5 | 0.4～5 |
| 直径許容差（インチ） | ±0.1 | ±0.1 | ±0.1 | ±0.1 |
| 厚さ許容差（mm） | カスタマイズ可能 | カスタマイズ可能 | カスタマイズ可能 | カスタマイズ可能 |
| 光学特性 | ||||
| 屈折率@365 nm | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 |
| 屈折率@546.1 nm | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 |
| 屈折率@1014 nm | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 |
| 内部透過率（1250～1650 nm） | >99.9% | >99.9% | >99.9% | >99.9% |
| 全透過率（1250～1650 nm） | >92% | >92% | >92% | >92% |
| 加工品質 | ||||
| TTV（総厚さ変化、µm） | <3 | <3 | <3 | <3 |
| 平坦度（µm） | ≤15 | ≤15 | ≤15 | ≤15 |
| 表面粗さ（nm） | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| ボウ（µm） | <5 | <5 | <5 | <5 |
| 物理的特性 | ||||
| 密度（g/cm³） | 2.20 | 2.20 | 2.20 | 2.20 |
| ヤング率（GPa） | 74.20 | 74.20 | 74.20 | 74.20 |
| モース硬度 | 6～7 | 6～7 | 6～7 | 6～7 |
| せん断弾性率（GPa） | 31.22 | 31.22 | 31.22 | 31.22 |
| ポアソン比 | 0.17 | 0.17 | 0.17 | 0.17 |
| 圧縮強度（GPa） | 1.13 | 1.13 | 1.13 | 1.13 |
| 引張強度（MPa） | 49 | 49 | 49 | 49 |
| 誘電率（1 MHz） | 3.75 | 3.75 | 3.75 | 3.75 |
| 熱特性 | ||||
| ひずみ点（10¹⁴.⁵ Pa·s） | 1000℃ | 1000℃ | 1000℃ | 1000℃ |
| アニーリング点（10¹³ Pa·s） | 1160℃ | 1160℃ | 1160℃ | 1160℃ |
| 軟化点（10⁷.⁶ Pa·s） | 1620℃ | 1620℃ | 1620℃ | 1620℃ |
石英ウエハの用途
クォーツ ウェハーは、次のような業界における厳しいアプリケーションに対応するためにカスタム設計されています。
電子機器およびRFデバイス
- 水晶ウエハーは、スマートフォン、GPS ユニット、コンピューター、無線通信デバイスにクロック信号を提供する水晶共振器および発振器の中核です。
- 低い熱膨張率と高い Q 係数を備えた石英ウェハーは、高安定性のタイミング回路や RF フィルターに最適です。
光エレクトロニクスとイメージング
- 石英ウェハーは優れた UV および IR 透過率を備えているため、光学レンズ、ビームスプリッター、レーザーウィンドウ、検出器に最適です。
- 放射線に対する耐性により、高エネルギー物理学や宇宙機器での使用が可能になります。
半導体およびMEMS
- 石英ウェハーは、特に GaN および RF アプリケーションにおける高周波半導体回路の基板として使用されます。
- MEMS (微小電気機械システム) では、水晶ウエハーが圧電効果を介して機械信号を電気信号に変換し、ジャイロスコープや加速度計などのセンサーを実現します。
先進製造とラボ
- 高純度石英ウェハーは、光学セル、UV キュベット、高温サンプル処理用の化学、生物医学、および光子研究室で広く使用されています。
- 極限環境に適合しているため、プラズマチャンバーや堆積ツールに適しています。
石英ウエハーの製造方法
クォーツ ウェハーには主に 2 つの製造ルートがあります。
溶融石英ウエハース
溶融石英ウエハーは、天然石英の顆粒を溶融して非晶質ガラスにし、その後、固体ブロックをスライス・研磨して薄いウエハーに加工することで作られます。これらの石英ウエハーは、以下の特性を備えています。
- 優れた紫外線透過性
- 広い熱動作範囲（>1100°C）
- 優れた耐熱衝撃性
これらは、リソグラフィー装置、高温炉、光学窓には最適ですが、結晶秩序が欠如しているため圧電用途には適していません。
培養石英ウエハース
培養石英ウェハは、正確な格子配向を持つ欠陥のない結晶を合成的に製造します。これらのウェハは、以下の要件を満たす用途向けに設計されています。
- 正確なカット角度（X、Y、Z、ATカットなど）
- 高周波発振器とSAWフィルタ
- 光学偏光子と高度なMEMSデバイス
製造プロセスには、オートクレーブ内での種付け成長、それに続くスライス、配向、アニール、研磨が含まれます。
主要な石英ウエハーサプライヤー
高精度クォーツウエハーを専門とする世界的なサプライヤーには以下が含まれます。
- ヘレウス（ドイツ） - 溶融石英および合成石英
- 信越クォーツ（日本） – 高純度ウェーハソリューション
- ウェーハプロ（米国） – 広口径石英ウエハーおよび基板
- コルト・クリスタル（ドイツ） – 合成結晶ウェハ
石英ウエハーの進化する役割
クォーツ ウェハーは、新興技術分野における必須コンポーネントとして進化を続けています。
- 小型化– コンパクトなデバイス統合のために、より厳しい許容誤差で石英ウェハが製造されています。
- 高周波エレクトロニクス– 新しいクォーツ ウェハ設計は、6G およびレーダー向けの mmWave および THz 領域に進出しています。
- 次世代センシング– 自律走行車から産業用 IoT まで、クォーツベースのセンサーの重要性はますます高まっています。
石英ウエハに関するよくある質問
1. クォーツウエハーとは何ですか？
石英ウエハーは、結晶性二酸化ケイ素（SiO₂）から作られた薄く平らな円盤で、通常は標準的な半導体サイズ（例：2インチ、3インチ、4インチ、6インチ、8インチ、12インチ）で製造されます。高純度、熱安定性、光透過性で知られる石英ウエハーは、半導体製造、MEMSデバイス、光学システム、真空プロセスなど、様々な高精度用途における基板またはキャリアとして使用されます。
2. クォーツとシリカゲルの違いは何ですか?
石英は二酸化ケイ素 (SiO₂) の結晶性固体ですが、シリカゲルは SiO₂ の非晶質多孔質形態であり、一般に湿気を吸収する乾燥剤として使用されます。
- 石英は硬く透明で、電子、光学、工業用途に使用されます。
- シリカゲルは小さなビーズまたは顆粒の形で、主に包装、電子機器、保管における湿度制御に使用されます。
3. 水晶は何に使用されますか?
水晶は、その圧電特性（機械的応力を受けると電荷を発生する）により、電子機器や光学機器の分野で広く使用されています。一般的な用途には以下が含まれます。
- 発振器と周波数制御（例：クォーツ時計、置き時計、マイクロコントローラ）
- 光学部品（例：レンズ、波長板、窓）
- 共振器とフィルタRFおよび通信機器
- センサー圧力、加速度、または力
- 半導体製造基板またはプロセスウィンドウとして
4. マイクロチップにクォーツが使用されるのはなぜですか?
クォーツは次のような特徴を備えているため、マイクロチップ関連のアプリケーションで使用されます。
- 熱安定性拡散やアニールなどの高温プロセス中
- 電気絶縁誘電特性のため
- 耐薬品性半導体製造に使用される酸や溶剤
- 寸法精度低熱膨張で信頼性の高いリソグラフィアライメントを実現
- 石英自体はシリコンのような活性半導体材料としては使用されませんが、製造環境、特に炉、チャンバー、フォトマスク基板において重要な役割を果たします。
私たちについて
XKHは、特殊光学ガラスおよび新結晶材料のハイテク開発、生産、販売を専門としています。当社の製品は、光エレクトロニクス、コンシューマーエレクトロニクス、軍事用途に使用されています。サファイア光学部品、携帯電話レンズカバー、セラミック、LT、シリコンカーバイド（SiC）、石英、半導体結晶ウェハなどを提供しています。熟練した専門知識と最先端の設備を駆使し、非標準製品の加工にも卓越した技術力を発揮し、光電子材料のハイテク企業として世界をリードすることを目指しています。
