集積回路メーカーの仕事:現代のエレクトロニクスの背後にある小さな発電所の構築

集積回路メーカーは、携帯電話、テレビ、その他多くの電子機器に使用される小型の固体電子部品である半導体電子回路を製造しています。ソリッドステート デバイスには可動部品がなく、コンピューティング機能と電気処理機能を提供するシリコン ベースのチップで作られています。 20 世紀半ばに真空管や初期の機械式コンピューター スイッチが半導体に置き換わったことで、デバイスは非常に小型になりながらも、大量のコンピューティング パワーを搭載できるようになりました。

集積回路の製造には、汚染を防ぐためにいくつかのステップと慎重に制御された製造条件が必要です。集積回路メーカーは、回路を破壊する可能性のある塵やその他の汚染物質を除去するために、非常に高度な空気濾過を使用するクリーン ルームを構築しています。従業員は、ほこり、皮膚、髪の毛がプロセスエリアに入るのを防ぐカバーを着用し、生産エリアを離れて再び入る必要がある場合は、これらのカバーを取り外して交換します。

集積回路を製造する最初のステップは、回路のベースとして使用されるシリコン ウェーハを作成することです。集積回路メーカーまたは外部請負業者は、天然の砂からシリコンを精製し、不純物を除去して、純粋なシリコンから作られた円柱形の結晶を作成します。次に、シリンダーを切断して、直径が数インチまたは数センチメートルの薄いウェーハにします。これらのウェーハは化学的に洗浄され、集積回路のベースとなる鏡面仕上げまで片面が研磨されます。

次に、研磨されたウェーハは、二酸化シリコンの非常に薄い層を作成するプロセスで純酸素にさらされます。酸素はウェーハ上の純粋なシリコンと反応し、ウェーハ表面の少量のシリコンを消費します。結果として生じる二酸化ケイ素は、その下の純粋なケイ素と分子的に結合しており、化学処理以外では後で除去されることはありません。

集積回路メーカーが使用する次のステップは、マスキング、露光、エッチング、洗浄のプロセスを繰り返すことです。集積回路は、不導体の層によって分離された導電性材料の薄層によって形成された電子回路です。マスキングでは、最初の回路層のテンプレートまたは設計をシリコン ウェーハ上に配置します。

まず、フォトレジストと呼ばれる材料をウェハ表面に配置し、その上にマスクを置きます。フォトレジストは光に露光され、露光された材料の化学硬化反応が引き起こされます。マスクを除去すると、未硬化のフォトレジストがエッチングと呼ばれるプロセスで除去されます。

集積回路メーカーはこれらのステップを繰り返し、ウエハー上に導体または不導体の層を追加して電子回路を構築します。多数の小型集積回路がウェハ上に一度に作成され、回路が完成すると後のステップで切り離されます。最後のステップでは、コンピュータやその他の電子機器で使用される回路基板に回路を配置できるように、個々の回路に電気接続を追加します。

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