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半導体ってどうやってできるの?

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半導体ってどうやってできるの?

世の中は3DNANDフラッシュ特需で沸いているようですが、私には何がすごいかよく理解できませんので勉強してみたいと思います。

 

そして今後何が起きるのかを考える一助にしたいと思います。

 

おそらくこの3D-NANDフラッシュメモリが現在のHDDにとって代わるようになります。

 

そうすると、スマホでもPCでもより早くより安くネット環境に接続できるようになりユーザーがハッピーになりようになります。

とりあえずは半導体がどうやってできるか?を調べていきます。

半導体はどうやってできるか?

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半導体とは上記のようなやつです。パソコンやIPHONEに入ってます。

 

半導体ができるには4つの工程があります。

①パターン・回路設計行程

②ウェーハー製造工程

③ウェーハ処理工程(前工程)

④組立・試験工程(後工程)

これらを1つずつみていきます。

 

①パターン・回路設計行程

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STEP1:回路図を作る

 

まず最初は小さなチップの中に、効率のよく配置するため、どういう回路にするかを検討し、回路図を作りあげます。

 

STEP2:フォトマスクを作る

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フォトマスクは写真のネガみたいなものです。STEP1で作った回路図をもとにフォトマスクを作ります。

 

フォトマスクとは・・半導体チップの回路をシリコンウエハ上に転写する際に用いる回路原版

 

②ウェハー製造工程

STEP3 単結晶棒(インゴット)の作成

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多結晶をツボの中で溶かし、単結晶棒(インゴット)を作ります。

 

STEP4:インゴットの切断

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そしてできたインゴットをダイヤモンドブレードで切断してウェハーを作ります。

 

イメージ、きゅうり(インゴット)を均一に輪切りにしていく感じです。

 

STEP5:ウェハーの研磨

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ウェハーを研磨し、表面をきれいに鏡のようにします。

 

③ウェハー処理工程(前工程)

STEP6 ウェーハ表面を酸化させる

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ウェハーを900C~1100Cの高温の中で酸化させ、表面に酸化膜を作ります。

 

※回路を焼き付けるためにウェハーに酸化膜をつけます。

 

STEP7:フォトレジスト塗布

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フォトレジストをいう感光剤をウェーハの表面に塗布します。

STEP8 ウェーハ表面にパターン形成

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STEP2のフォトマスクを使ってウェハーの表面に回路を焼き付けます。

※写真を現像する感じです。

 

STEP9 エッチング

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エッチングしてSTEP6の不要な酸化膜の除去、STEP7で塗布した不要なレジストの除去します。

STEP10 酸化・拡散・CVD・イオン注入

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ウェハにイオンを1つ1つ打ち込んで素子を作っていきます。

 

STEP11:平坦化(CMP)

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ウェハ表面を研磨し、パターンのでこぼこがないように平坦化します。

 

STEP12:電極形成

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不活性ガスプラズマを使いアルミターゲットを真空状態にすることでウェハ表面に電極配線用のアルミ金属膜を作ります。

 

STEP13 ウェハ検査

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ウェハをチップごとに調べ、不良品を除きます。

※テスター言われるもので調べます。

 

④組立・試験工程(後工程)

STEP14:ウェハーのダイジング

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ダイジングとは、ウエハーを切ってチップ化することです。つまりウェハーを切ってたくさんのチップにすることをします。

 

STEP15:チップのマウンティング

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マウンティングは固定するということ。バラバラにしたチップが所定の位置からずれないようにリードフレームに固定します。

 

STEP16:ワイヤーボンディング

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チップとリードフレームをボンディングワイヤーで結びます。

 

STEP17:モールド

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チップにキズや衝撃を抑えるためにモールド樹脂でパッケージしてガードします。

 

STEP18 トリム&フォーム(脚切り成型)

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リードフレームから個々の半導体製品を切断・分離し、外部リードを所定の形状にします。ここで半導体ぽっくなります。

 

STEP19 バーンイン(温度電圧試験)

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バーンインボードという機械に半導体パッケージを入れて、温度、電圧ストレスをかけ不良品がないかチェックします。

 

STEP20 製品検査・信頼性検査

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電気的特性、外観構造を検査し不良品がでれば取り除きます。加えて長期寿命試験も行い信頼性検査も行います。

 

STEP21 マーキング

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検査でおkがでた半導体に品名を印字していきます。

 

STEP22 完成

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結構めんどうなんですね。

 

これで半導体がどういう工程で作られるのかが理解できました。

 

3DーNANDフラッシュメモリが量産体制に入ってきてますのでよりネット環境が整ってくることが想定されます。

 

こんな感じで気になったことを記事にしていきます。

 

 

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