【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、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。

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。

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。