半導体用語集
熱膨張係数
英語表記：thermal expansion coefficient
熱膨張率ともいう。一般には物質の体膨張係数αを指すが、固体では線膨張係数 β=(dl/dT)/l₀ を用いることもある。ここでlは長さ、l₀は0℃での長さ、Tは温度である。一般にα≈3βの関係があり、アモルファスなどの等方性物質ではこれがなりたつ。結晶では結晶方位によりβは異なる。
シリコンの〈111〉方向の膨張係数βは常温（300K）では2.6×10⁻⁶ K⁻¹で、高温ほど増加し、1,300Kでは4.4～4.6×10⁻⁶ K⁻¹ となる。これは金属の10⁻⁶～10⁻⁵、石英の10⁻⁷ のちょうど中間に位置する。たとえば口径200mmのウェハでは、1,000℃昇温すると直径は約200.7mmに増大する。
熱膨張係数の精密測定は、空孔（vacancy）と格子間シリコン（interstitial silicon）の平衡濃度の測定に有効であり、FZ-Siを用いた光学的干渉法による300～1,300Kの±2×10⁻⁷ K⁻¹の高精度測定や、FZ-Siを用いたX線回折（Bond法）による300～1,500Kの格子定数の熱膨張係数の±2×10⁻⁷ K⁻¹ の高精度測定により、空孔濃度の方が高いことが確認されている。この実験から求められた熱膨張係数の温度依存性は、次式のようになる。
半導体製造に関連した材料の中で、石英ガラスは特に熱膨張係数が小さい物質である。またセルフアラインのコンタクトに用いるシリサイド（TiSi₂、CoSi₂、WSi₂）のSiとの熱膨張係数の違いにより、転位が発生することがある。
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