私たちの生活は半導体なしで一日も続くでしょうか?スマートフォン、ラップトップ、自動車、テレビ、クレジットカードなど、私たちの日常生活の多くの側面は半導体と切り離すことができません。これらの半導体は私たちの生活に大きな影響を与えています。では、それらはどのように作られるのでしょうか？

半導体の基本的な知識がある場合は、8 つの基本的な半導体プロセスについて聞いたことがあるかもしれません。記事の最初の画像のタイトル「8 つの基本的な半導体プロセス」が示すように、半導体製造に必要な多くのタスクは 8 つの基本プロセスに分割されます。

今回はその第一段階である「ウェーハ製造」について見ていきます。集積回路の核となる材料であるウェーハが何でできているか、またどのように製造されるかについて説明します。

ウェーハ製造に必要な材料

始める前に、簡単な質問をしましょう。半導体集積回路とウエハの関係は何ですか?集積回路は、さまざまな機能のための多数の電気部品を含む半導体チップの一種です。集積回路は、ウェーハと呼ばれる基板上に多数の同一の回路を作成することによって製造されます。したがって、ウエハは半導体の基礎となります。これはピザを作るのと似ています。最初に生地を準備し、後でトッピングを追加できます。

ウェーハは、シリコンウェーハまたはガリウムヒ素などの他の要素から切り出された円形のディスクです。ほとんどのウエハースは砂から抽出されたシリコンから作られています。

米国のシリコンバレーは半導体産業から始まり、やがて世界のソフトウェア産業の中心地となりました。その名前は、半導体の原料である「シリコン」とサンタクララの「渓谷」を組み合わせたものだと伝えられています。 「シリコンバレー」という名前を聞くと、シリコンが半導体ウェーハの重要な原材料であることを思い出すことができるかもしれません。シリコンは供給量が豊富で、自然界で最も豊富な元素であり、無毒で環境に優しい特性を持っています。ウエハースの製造工程を一緒に見てみましょう！

ステップ 1: シリコンインゴットの製造

砂から抽出されたシリコンは、半導体製造に使用する前に精製プロセスを経る必要があります。加熱すると溶けて高純度の液体になり、その後結晶化して固化します。得られたシリコンロッドはシリコンインゴットと呼ばれます。数ナノメートルの極めて高い精度が要求される半導体プロセスでは、超高純度のインゴットしか使用できません。

ステップ 2: インゴットを切断して薄いウェーハを製造する

シリコンインゴットの形状は独楽に似ており、鋭いダイヤモンド鋸刃を使用してウェーハと呼ばれる均一な厚さの円盤に切断されます。インゴットの直径によって、150mm (6 インチ)、200mm (8 インチ)、300mm (12 インチ) のウェーハなど、ウェーハのサイズが決まります。ウェハを薄くすると製造コストが下がり、直径が大きくなるとウェハあたりより多くの半導体チップを製造できるようになります。したがって、ウェーハはますます薄く、大きくなっています。

ステップ 3: ウェーハ表面の研削と研磨

切りたてのウエハースは、滑らかで鏡のような仕上げを実現するために処理を受ける必要があります。切り出したばかりのウェーハの表面は粗く欠陥があり、回路の精度に悪影響を与える可能性があります。ウェーハ表面を研磨するには、研磨液と研磨機が使用されます。

更なる処理の前に、研磨されたウェーハはベアウェーハと呼ばれ、その上にチップがまだ製造されていないことを示します。さまざまな物理的および化学的プロセスを使用してベア ウェーハ上に集積回路を製造した後、ウェーハは最終的に下の画像のようになります。ウエハース各部の名称を一緒に見ていきましょう！

1. ウェーハ：半導体ICの芯材となる円板（ディスク）のこと。

2。 インクルード: ウェーハ上には小さな正方形が多数あり、それぞれの小さな正方形はダイと呼ばれ、集積電子回路の IC チップとなります。

3. スクライブライン：金型はくっついているように見えますが、実際には金型の間に隙間があります。この隙間をスクライブラインと呼びます。スクライブラインの目的は、処理後のウェハから各チップを切り出し、チップに組み立てることです。スクライブラインの間隔により、ダイヤモンドソーがウェーハを安全に切断できるようになります。

4. フラットゾーン: この領域は、ウェーハ構造を識別しやすくするために導入され、ウェーハ処理中の基準線として機能します。ウェーハの結晶構造は非常に微細で肉眼では判断できないため、このフラットゾーンを基準としてウェーハの縦横の方向を判断します。

5.ノッチ：最近、以前のフラットゾーンに代わって、ノッチを備えたウェーハが登場しました。ノッチのあるウェーハは、より多くのチップを生成できるため、フラットゾーンのあるウェーハよりも効率的です。

半導体産業は、主にウェーハを製造するウェーハ製造業と、ウェーハ上の回路を設計・製造する製造業（FAB）に分かれます。また、湿気や物理的損傷を防ぐために、処理されたウェーハをチップに切断してパッケージングするパッケージング産業もあります。

今回は、ウェーハとは何か、ウェーハの各部の名称、ウェーハの製造方法についてご紹介しました。この 8 つの基本的な半導体プロセスのシリーズが興味深く役立つことを願っています。