半導体の製造工程と材料の詳細

半導体製造工程の概要

半導体製造工程の考察

半導体製造工程の具体的な流れ

1. 回路パターンの設計とシミュレーション
   • 回路を設計し、シミュレーションを繰り返します。
2. フォトマスク作成
   • 回路パターンを転写するためのフォトマスクを作成します。
3. ウェーハ表面の処理
   • ウェーハ表面に様々な材料の薄膜を付ける工程が行われます。
4. イオン注入
   • 不純物の洗浄とイオン注入が行われます。
5. チップの切り出し
   • ウェーハ表面を研磨し、チップへ切り出します。
6. パッケージング
   • チップをパッケージングし、最終検査を行います。

シリコンウェハーの製造工程

シリコンウェハー製造工程の考察

シリコンウェハーの製造工程詳細

• ブロック切断：Si単結晶は抵抗率分布を検査した後、一定の抵抗率範囲のブロックに切断される。
• 外径研削：結晶外周を研削により除去し、所望の直径のSiインゴットを得る。
• ノッチ・オリフラ加工：方位を示すためにノッチまたはオリフラが刻まれる。
• スライシング：Siブロックを薄くスライスし、ウェハーの機械的性質を決定する。
• 面取り：ウェーハの周辺部を面取り加工して応力集中を回避する。
• ラッピング(粗研磨)：ウェハー表面の凹凸を矯正し、平坦度を高める。
• エッチング：ダメージ層を除去するために酸エッチングやアルカリエッチングが行われる。
• ドナーキラーアニーリング：酸素ドナーを消去するための熱処理が行われる。
• CMP：化学的光沢を持ち加工歪のない鏡面に仕上げる。
• 最終洗浄：表面の微粒子や金属不純物を除去して製品を完成させる。

詳細な情報はSemiジャーナルの記事を参照。

エッチングの要約

エッチングの考察

エッチングとフォトリソグラフィの工程に関する詳細情報

エッチング工程とは？

• エッチングは「薬液やプラズマなどのイオンにより、ウェーハの不要部を除去することでパターンを形成する工程」です。
• エッチング工程は、ウェーハに回路を形成するフォトリソ工程の次の工程で、レジストをマスクとしてウェーハ上の不要部を除去します。
• レジスト除去工程でレジストは取り除かれ、エッチング工程で形成したパターンがウェーハに刻まれます。

エッチングの種類

• エッチングには「液体を使用するウェットエッチング」と「ガスまたはプラズマを使用するドライエッチング」の2種類があります。

ウェットエッチング

ウェットエッチングの原理

• ウェットエッチングは、薬液と被エッチング膜の化学反応により不要部を取り除きます。
• SiやSiO2、Si3N4などの被エッチング膜との化学反応によりエッチングが進行します。

ウェットエッチングの特徴

• 等方性であり、全方向に同一の速度でエッチングが進行します。
• 生産性が高く、一度に複数枚のウェーハを処理可能です。
• 薬液や装置が安価で経済的です。

ドライエッチング

ガスエッチングの原理

• ガスエッチングは、化学エッチングガスと被エッチング材料との化学反応により不要部を除去します。

スパッタエッチングの原理

• スパッタエッチングは、プラズマによって生成したイオンを基盤に照射することで物理的にエッチングします。

反応性イオンエッチング(RIE)の原理

• 反応性イオンエッチングは、プラズマによって生成したイオンとラジカルによる物理エッチングと化学エッチングで不要部を除去します。

プラズマの重要性と新技術

プラズマ技術の中工程への貢献

プラズマ処理の重要性

• プラズマとは: プラズマは、物質の状態の1つで、気体よりもエネルギーが高い状態であり、半導体製造などで利用されている。
• プラズマCVD: シリコン半導体製造で使用されるプラズマ化学気相成膜であり、低温で薄膜を形成可能。
• プラズマドライエッチング: ウェットエッチングに代わる表面加工技術であり、精密な加工が可能。
• プラズマクリーニング: 半導体基板の表面に付着した有機物を分解する洗浄技術であり、クリーンな方法で表面を処理する。
• 新技術の実用化: 魁半導体がPFCガスの代わりに固体フッ素樹脂を使用したプラズマ処理技術を実用化し、環境負荷や現場負担の軽減を実現している。
• 中工程への貢献: パナソニックコネクトがプラズマ技術を活用した装置を開発し、中工程での生産性向上や品質向上に貢献している。

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材料選定と工程最適化のポイント

考察と要点

半導体の材料

単結晶SiCウェーハ製造方法

半導体洗浄工程とは？

ウェットエッチングの特徴や工程

ドライエッチングの特徴やメリット・デメリット