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半導体露光の工程を知ろう

半導体チップを作る工程では、配線回路を設計し、設計した回路パターンをウエハ表面に形成し、チップに切り出して組立てを行います。ここでは、半導体露光の工程を解説します。

半導体チップの製造工程は、大きく3つの工程に分けられます。

1.マスクやウエハを作成する工程
2.回路パターンをウエハ上に露光する前工程
3.ウエハから1つ1つのチップに切り出して組み立てを行う後工程

1.マスクやウエハを作成する工程

半導体のトランジスタや配線は、非常に微細なため、ウエハ表面に直接配置することはできません。そこで、フォトマスクと呼ばれる原版にコンピュータを使ってパターンを描き、これをウエハ上に縮小転写するのです。

まず、半導体チップ上にどんな回路を配置するのかを設計し、シミュレーションを繰り返して効率的なパターンを検討します。パターンができたら、コンピュータを使って透明なガラス板の表面に、設計した回路パターンを描きます。これが、ウエハに回路を転写するための原版(マスタ)です。

次に、ウエハを作成します。まず、シリコンインゴットをワイヤーソーで薄くスライス。表面の凸凹を研磨剤と研磨パッドで磨いて鏡のように平面にします。1枚のウエハから、四角い半導体チップを100個以上製造することが可能です。

2.前工程
─ ウエハに回路パターンを形成

ウェハを高温の酸素に晒すことで表面を酸化させ、表面に酸化膜を作ります。次に、ウエハを高速回転させ、フォトレジストといわれる感光剤を表面に均一に塗布。露光装置で、ウエハとフォトマスクの位置をあわせ、光を照射し、ウエハに回路パターンを焼き付けます。

その後、現像液によって不要なフォトレジスト部分を除去。酸化膜のない露出した部分に、トランジスタを効率良く動作させるための不純物イオンを注入して半導体素子をつくります。

3.後工程
─ ウエハを切り出して完成へ

ウエハ上のチップをダイヤモンドブレードで切断し、ひとつひとつ切り離します。その後、切り離したチップとリードフレームを細い金の線などでつなぐ「ボンディング」、チップへの衝撃やキズを防ぐために合成樹脂やセラミックスのパッケージに封入する「モールディング」などを行い、半導体の完成です。

温度や電圧の試験、電気的特性試験、外観構造検査など、異常がないか何重ものチェックを行い、基準を満たさない製品は、不良品として取り除かれます。完成した製品は、パソコン、スマートフォン、自動車をはじめとするさまざまな製品に組み込まれ、私たちの暮らしを支えているのです。

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