# 半導体製造工程
## 対象者
何もわかっていなかった頃の自分.
## 注意
結構嘘があるかも。。。
## 半導体という表現の不適切さ
しらべたことはないが、おそらくほとんどの人が半導体という言葉は混乱を招く表現であると感じているのではないだろうか？
半導体を「半導体」と呼ぶこの関係は、窓をガラス、花瓶を陶芸品といった関係に近い。
半導体は、半導体という材料を用いた電子回路やその構成要素のことを指している。
しかし、半導体という言葉で締めくくられる対象はおおい。例えば LED, トランジスタといった簡単なものから、
それらを組み合わせたCPUやGPUなども半導体と呼ばれる。
## 半導体の製造工程
半導体の製造工程は大きく分けて前工程と後工程に分かれる。
自分の理解では、ソフトでいえば前工程がバックエンドで後工程がフロントエンドであるようなイメージである。
前工程では内側の回路の中身を形成し、
後工程では回路をパッケージ化したりほかの回路とつなぐための端子をつけたりする
前工程は回路の中身を決定しているため、従来は後工程よりも重要視されていたが、
現在は半導体の微小化の要求が高まっており、パッケージ技術なども大切な要素であると認識されている。
事実、いままでは後工程はOSATに外注していたファウンダリも現在は自社で行い始めている。
### 前工程
- 成膜 :
wafer上に薄膜を形成する：熱による酸化膜成型, CVP, スパッタリングなど
100nm 程度の薄膜をwafer上に生成する。熱酸化法で酸化膜を作ったり、アルミニウムの膜を生成したりする。
- リソグラフィ: フォトレジスト塗布、露光、現像
回路を作るための下絵をフォトレジストでつくる。
まずwafer表面に均等にフォトレジストと塗布する。
そのフォトレジストに光を照射し、化学反応を引き起こす。
この時に、光をあてる箇所とあてない箇所をつくることで、
化学反応が起きたフォトレジストと起きていないフォトレジストができる。
反応の有無でフォトレジストは化学的性質が異なるため、反応したところのみを除去したり、
逆に残して未反応のフォトレジストのみを除去することができる。
こうして、フォトレジストで回路の下図を作ることができる。
光を照射し化学反応を起こす過程を露光といい、また反応もしくは未反応のフォトレジストを
取り除く過程を現像という。
- エッチング : フォトレジストの下絵に従って、薄膜を除去.
リソグラフィの工程でできたフォトレジストに従って薄膜を取り除く。
特にドライエッチングを呼ばれる方法が採用されることが多い。
ドライエッチングでは、粒子を加速させ、ウェーハ表面にぶつける(スパッタリング)。
フォトレジストが妨げとなり、下にある薄膜は保護されるが、
それ以外の箇所では薄膜に直接粒子がぶつかるため、徐々に薄膜が取り除かれる。
- フォトレジストの除去。
エッチングで薄膜の除去は行ったため、不要となった下絵であるフォトレジストを除去する。
- 不純物添加
シリコンのwaferにリンやホウ素といったイオンを注入する。
これによりシリコンは半導体の性質を獲得することになる。
シリコンの上に薄膜があると、イオンが注入されなくなるため、
この意味では薄膜も下絵のような働きをしている。
- 絶縁体層の生成と平坦化
上から絶縁体の物質をさらに塗布する。
そして、このとき、上記の過程でwaferは凸凹になっているため、
CMPと呼ばれる手法で、waferを平坦化する。
上の過程を繰り返すことでwafer上に回路を生成するのが前工程である。
### 後工程
- 作った回路をパッケージ化する
wafer をチップに切り分け（ダイシング）、リードフレームに接着する（ボンディング）。
ボンディングができたら、そのリードフレームの端子とチップをワイヤーでつなぐ。
最後に樹脂で外部を固めてパッケージ化（モールディング）したら完成である。
