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【ものづくり】半導体⑤：半導体製造装置
2023年09月10日
半導体製造装置とは、その名の通り半導体を製造するために用いられる装置です。
ただし、半導体の製造工程はとても複雑で、様々な装置を使用し、多くの工程を経て完成されます。
それぞれの工程で使用される装置の総称として「半導体製造装置」と呼ばれています。
半導体の製造工程と、その際に用いられる主な製造装置をご紹介します。
半導体の製造工程は、前工程と後工程に区別されます。
●前工程＝シリコンウェハー上にチップを作りこむまでの工程
①回路設計工程
１）回路設計・パターン設計 （使用する装置：半導体設計用装置）
小さなチップの中に、どのような回路をいかに効率よく配置するか等、
回路図を作り検討を重ねる。
２）フォトマスク作成 （使用する装置：マスクレチクル用製造装置）
※レチクル＝「原版」
シリコンウェハーの表面に回路のパターンを焼き付けるためのフォトマスクを作成する。
②シリコンウェハー作成工程
１）シリコンウェハー作成 （使用する装置：シリコンウェハー製造装置）
シリコンの原材料の珪石を加工し、単結晶棒(インゴット)を作成し、
それを所定の暑さにスライスしたものを
鏡面に仕上げて完成させる。
２）フォトレジスト塗布 （使用する装置：スピンコータ、スピンナー）
フォトレジストと呼ばれる感光剤をシリコンウェハーの表面に塗布する。
③フォトリソグラフィ （使用する装置：露光装置（ステッパー、アライナー）
②で完成させたシリコンウェハー上に、①で設計した回路を転写する。
④エッチング （使用する装置：エッチング装置）
エッチングにより部分的に酸化膜を除去し、その後不要なレジストを取り除く。
この酸化膜のないシリコン部分だけが半導体になる。
⑤成膜 （使用する装置：熱酸化装置、CVD、スパッタリングなど）
LSI（大規模集積回路）は、シリコンウェハーを含む半導体膜、電気を流すための配線膜、
配線同士を絶縁するための絶縁膜によってできている。
これらの配線膜や絶縁膜を形成する工程が成膜と呼ばれている。
成膜の方法は、原材料やプロセスによって異なる。
⑥イオン注入 （使用する装置：イオン注入装置）
シリコンウェハーに不純物イオン（リン・ボロンなど）を注入し、半導体を形成する。
⑦平坦化 （使用する装置：CMP装置）
シリコンウェハー表面を研磨して平坦にする。
●後工程＝シリコンウェハー上に作られた半導体チップを細かく切り出して、チップを完成させるまでの工程
①組み立て
１）シリコンウェハーのダイシング （使用する装置：ウェハダイシングマシン）
シリコンウェハーをチップに切断
２）チップのマウンティング （使用する装置：表面実装機、チップマウンター）
カットしたチップをリードフレーム上の所定の位置に固定
3）ワイヤーボンディング （使用する装置：ワイヤーボンダー）
チップとリードフレームをボンディングワイヤーで配線し接合
４）モールド （使用する装置：モールディング装置）
セラミックや樹脂パッケージに全体を封入しガードする
５）トリムアンドフォーム（脚切り成型） （使用する装置：トリムアンドモールド装置）
金型でリードフレームを切断し、外部リードを所定の形状に成型する
②各種試験
各種試験は、製造工程における各段階において実施されている。
③マーキング
完成したチップに製品名などをレーザーマーキングにより印字。
