【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

【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

半導体とは?

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、私たし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。

半導体製造の工程

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。

半導体製造の注意点

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。

半導体製造に関連するおすすめ製品

株式会社東京ダイヤモンド工具製作所

半導体ウェーハ加工用/半導体製造装置向け部材加工用 ダイヤモンドホイール

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半導体市場向けのダイヤモンド工具を提供いたします

当社は、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ました。その実績を活かして、半導体ウェーハ加工用の各種ホイールを提供いたします。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ご提案いたします。
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ご提供いたします。

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半導体製造装置など高いクリーン度を要求されるプロセスに最適です。

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。

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フライングプローブテスタ

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タカヤAPTシリーズは、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。

従来モデルよりプラットフォームを一新し、プローブ移動速度を最大50%アップさせるとともに、コンタクト位置精度を飛躍的に向上させました。
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。

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金属除去Purifier

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【脱メタル】半導体材料向け金属除去製品を幅広くラインナップ

半導体製造プロセスには様々なガス、薬液が使用されますが、これらはサプライチェーンでの輸送や製造中に使用される供給システムや容器への接触によって、常に原料や部材からの金属汚染のリスクにさらされ、半導体製造プロセスの工程の不安定化や歩留まり低減を引き起こします。

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。

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株式会社ダルトン

エッチング(洗浄)装置

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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ご提案します。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弊社テストセンターにてエッチングテストが可能です。

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カトーレック株式会社

EMS(電子機器製造受託サービス) ~基板実装・組立~

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民生機器から車載・医療・航空/宇宙機器まで幅広く対応

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。

世界9ヶ国12拠点に自社工場を保有し、グローバルに生産状況を共有することで同一品質のサービスを提供します。

豊富な経験・知識を活用し、量産を見据えた製造サービスを提供し、更に生産・調達拠点をグローバルに提供することでお客様の海外進出を強力にバックアップします。更に、カトーレックのグローバルプラットフォームを活用することで環境の変化に合わせて、サプライチェーンを組み直したり、市場の変化に合わて、生産拠点の追加・変更したりスピーディーに生産体制を構築します。

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株式会社ピクシス

【PIBW-T110】バブルウォッシャー(Mタイプ)

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【洗浄ユニット】【すすぎユニット】【乾燥ユニット】で構成されるシンプル洗浄治具

【洗浄ユニット】【すすぎユニット】【乾燥ユニット】の3層構造でシンプルに洗浄!

植物由来原料100%の弊社オリジナルエコ洗浄液【エコフラッシュα】を使用しエアーバブリングをすることで、フラックス汚れ等を優しく洗浄できます。
エアタイマーのみの制御で簡単操作、安心安全です。
コンパクトで、少量の治具を、頻度高く洗う場合に適しています。

各ユニット単体での販売も可能です。
Mタイプの容積約4倍の大容量のLタイプの取り扱いもあります。

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LPKF Laser&Electronics株式会社

LPKF ProtoLaserシリーズ

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社内・研究室でPCBを試作加工 テクノロジーの未来をかたち創る

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!

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LPKF Laser&Electronics株式会社

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PCB分割はレーザーデパネリングの時代へ

まずは非接触にて加工できること。ストレスフリーでの切断により切断部のみで次の個片を切り離すことができます。特にフルカットする場合は基板実装面積を広げ、基板材料を節約することができます。

レーザーによる加工幅は極めて小さく、非常に高精度に制御されます。フレキシブル素材からリジッド基板、様々な樹脂材料まで加工対象を選びません。ソフトウェアベースのデジタル制御によりカット形状の自由度が大きく広がります。
さらに、光を操るレーザー方式では消耗品がありません。ルータービットのような消耗品や購入するための手間はもう必要ありません。
LPKF レーザーシステムは 24/7 での稼働を想定して設計されているシステムです。高精度、高品質が求められる医療・自動車・電子機器業界に適応したシステムに仕上がっています。
そして LPKF CleanCut テクノロジーを使用した加工はさらに高精度でクリーンです。切削粉、炭化、異物混入といった問題はもうおこりません。最高の信頼性と品質をもつ PCBが生産できます。

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株式会社石井表記

半導体電子部品向けインクジェット塗布装置

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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

●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

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株式会社石井表記

インクジェット吐出・塗布評価サービス

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基板へのコーティングでお困りではありませんか? ~デジタルコーティング BY INKJETで問題解決致します~

☑自社製品向けにインクジェット装置が適合するか検証したい。
☑インクジェット向けインク開発したいのでインクジェットの実力を事前確認したい。
☑インクジェットメーカーにインク開発から装置導入まで一括相談したい。
☑実験・試作から量産用装置を製造できるメーカーに評価依頼したい。

こららのすべてを石井表記がお客様の立場から評価致します。

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新コスモス電機株式会社

半導体材料ガス検知器 XPS-7II

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ガス漏洩検査や濃度測定に最適なポータブルタイプのガス検知器

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。

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新コスモス電機株式会社

[半導体工場向ガス検知警報装置用] コスモス式ガス検知部 PS-7

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センサユニットを交換することでさまざまなガスを検知可能

半導体製造現場で使用される各種ガスを検知する定置式のガス検知部。
センサユニットを交換することで、さまざまなガスを検知可能。

発売から約20年、半導体工場をはじめ各種研究設備、製造装置に多数採用頂くロングセラー商品です。

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株式会社ユタカ

高純度半導体製造プロセス用精密圧力調整器 L96シリーズ

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負圧調整が可能な圧力調整器

出口側が真空状態の配管において、負圧調整が可能な圧力調整器です。

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株式会社メイコーテクノ

メタルマスクオプション

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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

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。

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ヴァイサラ株式会社

半導体製造プロセス・設備監視の計測ソリューション

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半導体製造プロセス・設備の監視および管理のための 計測ソリューション

ヴァイサラは、バルクケミカルおよびスラリーの供給、塗布、および使用点での混合、添加、研磨に関わるプロセスのインライン濃度モニタリング用の半導体製造プロセス向け屈折計を提供するとともに、半導体装置および半導体設備の内部および周囲の湿度、露点、温度、圧力の計測機器も提供しています。

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