半導体製造プロセスを理解する:材料から最終製品まで
半導体は現代のテクノロジーに常に存在する要素です。電気を伝導する能力で判断すると、これらのデバイスは完全な導体と絶縁体の間に分類されます。これらは、コンピュータ、ラジオ、電話、その他の機器のデジタル回路の一部として使用されます。
半導体製造プロセスは、基材から始まります。半導体は、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、およびアンチモン化インジウムやリン化インジウムなどのいくつかのインジウム化合物を含む、12 種類のそのような材料の 1 つから作成できます。生産コストが低く、加工が簡単で、温度範囲が広いため、最も人気のある基材はシリコンです。
シリコンを例に挙げると、半導体製造プロセスはシリコンウェーハの生産から始まります。まず、ダイヤモンドチップソーを使用してシリコンを丸いウェーハにスライスします。これらのウェーハは厚さごとに分類され、損傷がないか検査されます。次に、ウェーハの片面を化学薬品でエッチングし、すべての不純物や損傷を除去するために鏡のように滑らかに研磨します。チップは滑らかな面に構築されます。
二酸化ケイ素ガラスの層がシリコンウェーハの研磨面に適用されます。この層は電気を通しませんが、フォトリソグラフィー用の材料を準備するのに役立ちます。また、製造プロセスでは、ウェハが感光性化学物質であるフォトレジストの層でコーティングされた後、ウェハに回路パターンの層が適用されます。次に、レチクルとレンズ マスクを通して光が照射され、目的の回路パターンがウェーハ上に転写されます。
フォトレジストのパターニングは、アッシングと呼ばれるプロセスで混合された多数の有機溶剤を使用して洗い流されます。このプロセスにより、3 次元 (3D) のウェーハが得られます。次に、汚染物質や残留物を除去するために、ウエハーは湿式化学薬品と酸を使用して洗浄されます。フォトリソグラフィー プロセス全体を繰り返すことで、複数のレイヤーを追加できます。
層が追加されると、シリコンウェーハの領域は導電性を低下させるために化学薬品にさらされます。これは、ドーピング原子を使用して元のウェーハ構造内のシリコン原子を置き換えることで行われます。 1 つの領域に注入されるドーピング原子の数を制御することは困難です。
半導体製造プロセスの最後のタスクは、ウェーハの表面全体を導電性金属の薄い層でコーティングすることです。通常は銅が使用されます。次に、金属層を研磨して、不要な化学物質を除去します。半導体製造プロセスが終了すると、完成した半導体は徹底的にテストされます。
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