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ポリシリコン(多結晶シリコン)とは

Polysilicon
最終更新:2026-08-30材料

ポリシリコン(多結晶シリコン)とは?

ポリシリコン(多結晶シリコン)とは、結晶方位の揃わない多数の小さな結晶粒が集まったシリコンです。半導体製造ではトランジスタのゲート電極材料、3D NANDのワード線、MEMSの構造材として使われるほか、単結晶インゴットを育てるための高純度原料(フィードストック)としても重要です。LPCVDで成膜されます。

定義・解説

ポリシリコン(Polysilicon:多結晶シリコン)は、結晶方位の揃わない多数の小さな結晶粒(グレイン)が集まったシリコンです。半導体製造では、トランジスタのゲート電極材料や、3D NANDのワード線、MEMS構造材として使われるほか、単結晶インゴットを育てるための高純度原料(フィードストック)としても重要です。

デバイス内のポリシリコンは、主に減圧CVD(LPCVD)で成膜し、不純物をドープして導電性を持たせます。かつてはMOSトランジスタのゲート電極の標準材料でしたが、先端ロジックではHKMG(High-k/メタルゲート)への置き換えが進みました。一方で3D NANDの積層ワード線などでは現在も多用されます。

原料としてのポリシリコンは、シーメンス法などで高純度に精製され、チョクラルスキー法(CZ法)で単結晶インゴットへと成長させる出発材料になります。半導体グレードは11N(99.999999999%)級の超高純度が要求され、太陽電池グレードとは純度が異なります。

高純度ポリシリコンは徳山(トクヤマ)・Wacker・OCIなどが供給します。czochralski(CZ法)やlpcvd、gate-stack、metal-gateの各項とあわせて読むと、材料としての側面とデバイス内での役割の両方が理解できます。

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よくある質問(FAQ)

ポリシリコンと単結晶シリコンはどう違いますか?
単結晶シリコンは結晶方位が全体で揃っており、ウェハ基板として使われます。ポリシリコンは向きの異なる小さな結晶粒(グレイン)の集合体で、粒界での散乱により移動度は劣りますが、絶縁膜の上にも成膜できるため電極や配線として使えます。
なぜゲート電極にポリシリコンが使われたのですか?
アルミ電極と違い高温工程に耐えられるため、ゲートを先に形成してからソース・ドレインをイオン注入する自己整合(セルフアライン)プロセスが可能になったからです。これによりゲートとソース・ドレインの位置ずれがなくなり、性能と歩留まりが大きく向上しました。
今もポリシリコンゲートは使われていますか?
先端ロジックでは45nm世代以降、空乏化による性能低下を避けるためHigh-k/メタルゲートへ置き換わりました。ただし成熟ノードのCMOS、3D NANDのワード線、MEMSの構造材、太陽電池向け原料としては現在も重要な材料です。

デバイスの製造メーカー

トクヤマ(Tokuyama)日本

多結晶シリコン(ポリシリコン)・電子工業用シリカ・高純度HClガスの日本有数のサプライヤー。半導体・太陽電池製…

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OCI Company(旧OCI Holdings)韓国

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