金属イオン除去フィルター（Purifier）
【半導体製造工程】半導体ができるまでの流れを解説します
家電やスマートフォン、PCなど、私たちの暮らしにまつわる様々な製品に組み込まれている半導体部品。その製造工程は大まかに「設計」「前工程」「後工程」の3つに分類されます。今回の記事では、各工程における役割と注意点について解説します。また、半導体製造に関連するおすすめ製品もご紹介していますので、ぜひ参考にしてみてください。
半導体とは？
半導体とは、電気を通しやすくしたり、逆に通しにくくしたりする電気的特性をもった物質であり、その特性を活用して電流の増幅や流れを制御する役割を担います。あらゆる電気製品の中に組み込まれている基本的な電子部品であり、私達の便利な生活には欠かせない材料です。
また、一般的には電子部品・集積回路（IC）・大規模集積回路（LSI）・半導体チップのことも含めて半導体と呼ばれています。
半導体製造の工程
一般的に半導体製造は半導体チップの製造のことを意味しています。半導体チップはウェーハ上に微細加工を繰り返して電気回路を配置することで作られるため、集積回路（IC）とも呼ばれます。
半導体の製造工程は主に「設計」「前工程」「後工程」の3工程によって行われます。配線回路の設計を行なった後、設計通りの電子回路をウェーハ表面に形成する前工程、そして、チップへ切り取って組み込んでいく後工程というフローを経て完成します。
設計
回路・パターン設計 | 半導体チップ上に配置する回路を設計し、シミュレーションを繰り返します。 |
|---|---|
フォトマクス作成 | コンピュータを用いて透明なガラス板の表面に回路パターンを描き、ウェーハに回路を転写するためのフォトマスクを作成します。 |
前工程
ウェーハ表面の酸化 | ウェーハを高音の酸素に晒して表面を酸化させます。 |
|---|---|
薄膜形成 | ウェーハの酸化膜の表面に様々な材料の薄膜を付けます。 |
パターン転写 | フォトレジストと呼ばれる感光剤を塗布し、回路パターンの焼きつけを行います。 |
エッジング | 形成したパターンに沿って酸化膜 / 薄膜を削り取り、配線の形状へ加工します。 |
レジスト剥離 ・洗浄 | 残ったフォトレジストを剥離した後、ウェーハ上に残った不純物を薬液に浸けて洗浄して取り除きます。 |
イオン注入 | 不純物イオンを注入して熱処理による活性化を行います。 |
平坦化 | ウェーハ表面を研磨することで凹凸をなくします。 |
後工程
ダイシング | ウェーハをプレートで切断することでチップ状に切り出します。 |
|---|---|
パッケージング | チップを保護するために樹脂でパッケージングします。 |
最終検査 | 電気特性や外観構造等の品質検査を行って不良品を取り除きます。 |
アッセンブリー | 最終検査を経た半導体はパソコン・スマートフォン・電化製品・自動車等の様々な製品や部品の一部として組み込まれます。 |
半導体製造のおすすめ関連製品
| 製品名 | 特徴 |
|---|---|
| ダイヤモンドホイール | 半導体ウェーハの面取り加工用に長年にわたり面取りホイールを市場に供給してきた実績を活かし、半導体市場向けのダイヤモンド工具を提供します。 |
| クランプオン型超音波流量計 UCL/SFC010C.011C | PFAチューブ用のクランプオン超音波流量計です。 |
| フライングプローブテスタ | 業界トップクラスの超高速インサーキットテストが可能な基板検査装置です。 |
| 金属除去Purifier | 脱メタルを目指し、半導体材料向け金属除去製品を幅広くラインナップしております。 |
| エッチング（洗浄）装置 | バッチ式、枚葉式いずれにも対応し、 幅広いカスタマイズ設計が可能な装置です。コストダウンに配慮した仕様を提案可能です。 |
| EMS(電子機器製造受託サービス) | 電子機器の設計から資材調達、プリント基板の実装、完成品組み立て、物流までトータルにサポートします。 |
| LPKF ProtoLaserシリーズ | 社内・研究室でPCBを試作加工し、テクノロジーの未来をかたち創ります。微細加工に最も適したレーザーシステムの提供が可能です。 |
| 半導体電子部品向けインクジェット塗布装置 | 本格的な実験・試作〜生産まで行えるインクジェット塗布装置です。 |
| 半導体材料ガス検知器 XPS-7II | ガス漏洩検査や濃度測定に最適で、１台で様々な半導体材料ガスを検知可能なポータブルタイプのガス検知器です。 |
| メタルマスクオプション | 0402クラスの微細実装、タイプ５はんだにオススメの高品位オプションです。 |
ダイヤモンドホイール
半導体ウェーハの面取り加工用に長年にわたり面取りホイールを市場に供給してきた実績を活かして、半導体ウェーハ加工用の各種ホイールを提供しています。シリコン以外にもSiC、LT、LNなどの化合物半導体ウェーハ用にも最適な仕様を提案可能です。
半導体製造装置内では、コンタミの発生や耐薬品・耐プラズマ性から石英や各種セラミックスといった硬質脆性材料が部品として使用されます。こうした石英やアルミナセラミックス、SiCセラミックスなどの部材加工用に各種のダイヤモンド工具を提供します。
クランプオン型超音波流量計 UCL/SFC010C.011C
PFAチューブ用のクランプオン超音波流量計です。
小口径から1”までのチューブサイズに対応。流量計取付けのためのチューブ切断・施工が不要で、既設のチューブに挟み込むだけで流量計測ができます。
変換器は1ch形およびマルチチャンネル形をラインナップ、1台の変換器で最大6台までの検出器を接続できます。
フライングプローブテスタ
従来モデルよりプラットフォームが一新され、プローブ移動速度が最大50％アップしていることに加え、コンタクト位置精度が飛躍的に向上しました。
フレキシビリティに富んだ新しい高精度･広範囲測定システムや、画期的なフライングプローブ機構によって、基板品種・生産量を問わず、実装工程における検査コストの削減・品質向上に多大な効力を発揮します。
金属除去Purifier
Cobetterでは、新規機能膜の開発やフィルタ構造の最適化により、困難とされてきた強アルカリ水溶液や酸性溶液からの金属除去が高効率で達成可能になるIongardシリーズやリソグラフィ工程に使用される薬液に適したNylonpolarやMGS2Mシリーズ、またガス向けに開発されたGasPuriadv等のラインナップがあり、高効率で高寿命の金属除去を行えます。
エッチング（洗浄）装置
バッチ式、枚葉式いずれにも対応し、 幅広いカスタマイズ設計が可能な装置です。
長年培った技術を活かし、コストダウンに配慮した仕様を提案可能です。また、バッチ式エッチング装置とスピンエッチング装置はダルトンのテストセンターにてエッチングテストが可能です。
EMS(電子機器製造受託サービス)
カトーレックのEMS（電子機器製造受託サービス）は、電子機器の設計から資材調達、プリント基板の実装、完成品組み立て、物流までトータルにサポートします。
オフィス・家電等の民生機器から産業・車載・医療・航空・宇宙機器等、幅広い分野で高品質な製造サービスを提供します。
LPKF ProtoLaserシリーズ
電子部品の開発は、長年にわたり驚くべきペースで進んでいます。集積回路はよりコンパクトになると同時に高周波化、シャープなエッジ、および最小スペースなどプリント基板には大きな要求が課されます。これに対して、標準のFR4材料よりも加工がはるかに難しい新しい基板材料が使用されています。LPKF Laser＆Electronicsは、微細加工に最も適したレーザーシステムの提供が可能です！
半導体電子部品向けインクジェット塗布装置
パターニングから部分・全面コーティングまでこれ１台で対応可能なインクジェット塗布装置です。
●本格的な実験・試作〜生産まで行えるインクジェット塗布装置
●レジストインク、銀インク、接着材料、封止材、SU-8など幅広いインク使用可能
●薄膜（0.05μm）から厚膜（50μm）までのコーティング可能
●インク使用効率は、最大９９％
●パターニングはもちろん、部分コート、ライン、ドット形成など自由自在
●CADデータから専用CAD変換ソフトウエアを使ってラクラク印刷パターン作図
●十数点の充実したオプション品から用途に応じた品を選べる実用的モデル
半導体材料ガス検知器 XPS-7II
半導体製造現場で使用される各種ガスを検知します。
ガスに合わせてセンサユニットが交換でき、１台で様々な半導体材料ガスを検知可能です。
メタルマスクオプション
用途や相性に応じて、選べるオプションが増えました。
増加する微細部品に対応した壁面処理
量産時の印刷性を安定させるコーティング処理
シルク等の凹凸影響を緩和させる特殊処理等
用途や相性に応じて、選べるオプションが増えました。
半導体製造の注意点
半導体製造の注意点として「クリーンな環境を維持する必要がある」「半導体製造装置の質が半導体チップの質に影響する」という2点をご紹介します。
クリーンな環境を維持する必要がある
微細な加工が行われる半導体製造において、クリーンルームでの製造は欠かせない要素として求められます。というのも、異物が紛れ込んでしまった場合に製品の品質に大きな影響を与えてしまうからです。また、ホコリが入るとショートしてしまう可能性もあるため、半導体製造においてはクリーンな環境を常に維持することが求められます。
半導体製造装置の質が半導体チップの質に影響する
半導体製造は非常に細かい精度での作業が求められるため、基本的には人による作業ではなく専門の半導体製造装置を活用するケースがほとんどです。半導体製造は前述したように様々な工程を経て完成するため、その工程ごとに必要な作業を代替する半導体製造装置を配置する必要があります。
半導体チップの技術は日進月歩で急速に進化していく傾向があるため、それに伴って半導体製造装置の技術も年々高まっています。そのため、顧客から求めれられるレベルの半導体チップを作り続けるためには、継続的に最適な装置を入れ替えていく必要があります。
さいごに
今回は半導体の製造について、「設計」「前工程」「後工程」の３つの工程に分けて流れを説明しました。
設計工程においては「回路・パターン成形」「フォトマスク作成」について、前工程においては「ウェーは表面の酸化」「薄膜形成」「パターン転写」「エッジング」「レジスト剥離 ・洗浄」「イオン注入」「平坦化」について、後工程においては「ダイシング」「パッケージング」「最終検査」について、それぞれの作業内容をご紹介しています。
エボルトでは半導体製造装置をはじめ、様々な半導体関連のおすすめ製品を紹介していますので、ぜひ参考にしてみてください。
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