それ半導体のおかげです：入門　1-０２ウェーハ、基板、wafer

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　半導体工場の建設について、新聞やニュースでよく取り上げられています。その記事の中では。「ウェハ生産枚数が何千枚」と書いてあったりします。この「ウェハ」について、エンジニアの頑張りを見てみましょう。

　みなさんは、お菓子の「ウェハース」を、食べたことありますか？。おいしいですね。お菓子のウェハースは、チョコやクリームを「複数の薄い板」ではさんだものです。薄い板を英語で、ウェハ（wafer）と言います。ウェハース（wafers）は、その複数形です。半導体のウェハも、英語でwaferと書きます。同じ言葉です。ただし、半導体の製造工程で２枚を接合（重ね合わせてくっつける）しても、複数形で呼ぶことはありません。１枚のウェハと呼びます。（会社によっては異なるかもしれません）

　半導体「ウェハ」は、半導体「基板」と呼ばれることもあります。呼び方が違うだけで同じものですし、私の周りでは、使い分けのルールは、特にありません。ただし、＜1-01これ半導体です＞で示した、緑色のプリント基板とは、まったくの別物です。プリント基板は、複数の半導体素子や電気部品を載せて、回路として組み立てるためのものです。注意して使い分けしてください。

　半導体ウェハの大きさは、
　１インチ（25.4mm）～約１２インチ（300mm）の直径をもつ円板状
です。この半導体ウェハの表面の一部へ、金属をつけたりガラスを付けたりを繰り返して、入門前の記事で述べたような、さまざまな機能・能力を持つ半導体素子が作られています。
　半導体素子は、求められる機能・能力によって、
　　大きさが、約0.01mm□～数十mm□
で、形成されます。
　この大きさの半導体素子が、１枚のウェハの上に、
　　多いもので、数万個
作られます。その数万個は、まったく同じ能力を持っている必要が基本的に求められます。たとえ、半導体素子のひとつが大きくて、作成する数が少なくても、その面積の中のほんの少しでも壊れていたら、その大きな素子全体が不良品となってしまいます。
　大きさの比較例を図１に示します。

図１．半導体ウェハと素子サイズの比較例

　半導体ウェハの上に作られる半導体素子を、
　　できるだけ不良品なく、数万個もの数を作る
ためには、どんな工夫が必要でしょうか？
代表的なものが、
　平らであること、きれいであること
です。
　この記事の見出し画像は、正月に撮影した、船一つ浮かんでいない、見渡す限りの水平線の写真です。半導体とは関係ないのになぜ水平線の写真？と思っている方が多いのではないでしょうか？。半導体ウェハの平らさを、水平線で例えると、視界にはいる約３０ｋｍの長さの範囲の高低差が１ｃｍ程度で、白い波があっても３０ｋｍの範囲に数個の状態に相当します。きれいさでいうと、小舟一つ、ブイひとつさえ浮かんでいない状態に相当します。さらに、しょっぱさ（塩分濃度）も全く同じです。そんなとてつもなく凪いだ海を、人の手で作っているのが、半導体の世界です。

　半導体ウェハは、数万個の半導体素子を作るために、とっても平らで、すごくきれいなのです。さて、エンジニアのみなさんは、どれくらいの工夫をしているのか、特許の件数でみてみたいと思います。