この丸い板が、どうやって半導体になるの？

設計

計算や記憶などの機能を回路にし、層ごとに加工する模様を用意します。

ウエハを用意

シリコンの結晶から薄い円板を作り、表面を平らで清浄な状態に整えます。この板をウエハと呼びます。

素子・配線を作る

ウエハ上にトランジスタなどの素子と、それらをつなぐ配線を作ります。多数のチップの領域に加工を重ねる部分が、一般に前工程と呼ばれます。

ウエハで検査

ウエハ上の各チップに接触して電気特性を検査します。測定・検査はこの段階だけでなく、加工の途中にもあります。

切り分け・組み立て

チップを切り分け、外部と電気的につながるよう接続し、保護する形に組み立てます。代表的な後工程の一部です。

最終検査

組み立て後の機能や性能などを検査します。製品やパッケージによって処理の順序や検査内容は異なります。

高純度のシリコンを溶かす（融解）

結晶を育てるための液体になりました。

砂をそのまま溶かす工程ではありません。半導体用に精製した材料から始め、容器や加熱装置の詳細は省略しています。

種から結晶を育てる（単結晶育成）

原子の並びの向きがそろった結晶の棒を育てました。

CZ法の模式例です。種結晶に続いて固体が成長します。液体を糸のように引き伸ばすのではありません。図の格子は原子配列の向きを示す記号です。

結晶の棒の形を整える（外周加工）

薄い円板へ切り出すための棒が整いました。

育成後の結晶を横から見た別視点へ切り替えています。端部の切除、結晶方位の確認や方位目印などを省略した例です。

薄い円板に切り分ける（スライス）

一枚のウエハを切り出しました。表面を整える加工はこれからです。

ワイヤによる切断の概念図です。実際の複数枚の同時切断や切断幅は省略し、一枚を取り出す様子を示します。チップに切り分ける後工程のダイシングとは対象が違います。

厚さと面の平行を整える（ラッピング）

板の厚さと平行度を整えました。傷んだ表面層はまだ残っています。

形を整える粗い研磨の役割を示します。小図は表面の凹凸や厚さの差を大きく描いた断面で、実物を切断する操作ではありません。

加工で傷んだ表面層を除く（ダメージ層除去）

傷んだ層を取り除きました。さらに鏡面へ仕上げます。

化学的なエッチングで表面の材料を除く工程です。汚れを洗うこととは区別します。材料を除去するため、板の厚さも少し減る描写にしています。

表面をなめらかに磨く（鏡面研磨）

回路形成の土台となる、平らでなめらかな表面へ近づけました。

化学的・機械的な働きを組み合わせた研磨を簡略化しています。配線づくりのCMPとは目的と対象が異なり、ここでは回路のないシリコンの表面を整えます。

洗って、表面を確かめる（洗浄・検査）

洗浄と確認項目を見ました。まだ回路のない、加工の土台です。

粒子や表面状態、平坦度などを確認します。これは検査項目の紹介で、図がきれいになっただけで合格とは判断しません。回路の電気的な働きを試すウエハ検査とは別です。

表面をきれいにする（洗浄）

不要な粒子を取り除き、次の膜を作る準備ができました。

薬液やガスなど、材料と汚れに合った方法を選びます。図の粒は汚れの模式表現で、実際の大きさではありません。

薄い膜をつける（成膜）

シリコンの上に、加工対象となる膜ができました。

膜には電気を通す・絶縁するなどの役割があります。ここでは加工の仕組みに集中するため、材料と成膜方式を限定しない模式図にしています。

光に反応する膜を塗る（レジスト塗布）

光に反応するレジストが、加工対象の膜を覆いました。

レジストは加工場所を決めるための感光性材料です。塗布後の乾燥・加熱などの細かな処理は省略しています。

光で模様を写す（露光）

光が当たった部分の性質が変わりました。まだ穴は開いていません。

この例はポジ型レジストです。光が当たった部分が現像で除去されやすくなります。光で直接下の膜を削るのではありません。反応に必要な熱処理などは省略しています。

現像して窓を開ける（現像）

レジストに窓ができ、加工対象の膜が見えるようになりました。下の膜はまだ残っています。

現像で形ができるのはレジストです。続くエッチングで、その開口から加工対象の膜へ形を移します。

窓から下の膜を削る（エッチング）

保護された部分の膜が残り、加工対象の膜にも形ができました。

この図は開口の下を主に縦方向へ加工する例です。レーザーで削る図ではありません。下地で止まる様子、保護膜の消耗、加工形状は理想化しています。

役目を終えた保護膜を除く（レジスト除去）

レジストがなくなり、形を作った加工対象の膜が残りました。

加工した膜まで取り除く工程ではありません。材料や残留物に応じて処理方法を選びます。

表面を洗って次へ進む（加工後の洗浄）

作った形を保ちながら、不要物を取り除きました。これはまだ、膜に形を作った一例です。

残留物が次の成膜や加工を妨げないようにします。単なる水洗いで何でも除去できるわけではなく、作った構造を傷めない方法を選びます。

ウエハを支える（テープ固定）

保持テープがウエハを支えています。

テープとリングフレームで保持します。図の格子はチップの境界で、まだ切れていません。

チップの境目を切る（ダイシング）

チップが分離しました。テープが位置を保ちます。

ブレード切断の一例です。チップ内部を切るのではなく、境界の通り道を加工します。切断後の洗浄・乾燥は省略しています。

一つのチップを取り出す（ピックアップ）

同じ印のチップがテープから離れました。

図の印は対象を追うための目印です。見た目で良否を判定しているわけではありません。取出しの補助機構は省略しています。

土台に載せて固定する（ダイ固定）

チップを固定しました。信号端子はまだつながっていません。

搭載部と接合材でチップを支えます。固定と、チップ上の信号電極を外部端子へつなぐことは別の役割です。

細い線でつなぐ（ワイヤ接続）

細いワイヤで電気的な接続ができました。

両端を接合して細い線で結びます。ここでは代表の2本だけを描き、接合方法や工具の細部は省略します。

樹脂で包んで保護する（樹脂封止）

樹脂の中に、チップと接続したワイヤが残っています。

型内で樹脂により覆う工程を簡略化しています。「中を見る」は内部を示す模式表示で、樹脂が透明になる工程ではありません。

外側の端子を整える（分離・端子成形）

組立完了。次は最終検査です。

外側の支持部分を除き、端子を成形する例です。組立が終わっても機能や性能の検査が必要です。

絶縁する膜を重ねる（絶縁膜形成）

配線同士を隔てる絶縁膜ができました。

下層の配線はすでにできている設定です。絶縁膜は、必要な場所以外で配線がつながらないようにします。

配線の溝と接続する穴を作る（溝・ビア形成）

溝と上下をつなぐ穴（ビア）ができました。

複数の露光・現像・加工を一つの動きにまとめています。実際の形成順は方式により異なります。穴は下層配線の位置に合わせます。

内側に薄い下地を作る（下地形成）

拡散を抑え、後の金属形成を助ける下地ができました。

役割の異なる複数の薄膜を一つの模様で示します。この例の下地は導電性を持ち、表面に残したままでは隣り合う配線を分離できません。

金属で埋める（金属充填）

内部は埋まりましたが、表面にも余分な金属が残っています。

銅系の埋め込みを理想化しています。気泡や空隙なく埋まる正常例で、表面の金属は左右に連続した状態です。

表面の余分な部分を磨く（CMP）

上下の接続を保ちながら、左右の配線を隔てました。

研磨液の化学的な働きとパッドによる機械的な働きを組み合わせます。複数の除去処理をまとめ、溝と穴の中に必要な材料を残して平坦にする様子を示します。

加工後の表面をきれいにする（CMP後洗浄）

配線の形を保ったまま、表面の残留物を除きました。

洗浄は配線を削って作る工程ではありません。材料や残留物に合った方法を選びます。

上面を保護する（保護膜形成）

場所や材料を変えて、さらに層を重ねる準備ができました。

この例では電気を隔てる保護膜を示します。配線上面の保護や次の加工との境界を担い、同じ形をそのまま重ねるだけで完成するわけではありません。

加工条件を整える

プロセスエンジニアなど

困りごと：加工した膜の形が、狙った形と違って見える。

調べること：加工前後の測定結果と条件の記録を比べ、どの条件が形に影響したかを確かめる実験を計画します。

関わる人：測定担当と形の違いを共有し、装置担当と装置の状態を確認します。

結果を比較して、次に試す条件と確認項目を整理する。条件を変えたら必ず良くなる、とは限りません。

装置の調子を保つ

設備・装置エンジニア、フィールドエンジニアなど

困りごと：同じ条件で加工しているのに、装置の様子がいつもと違う。

調べること：アラームや点検・保全の記録をたどり、変化した箇所を絞ります。必要に応じて装置メーカーと調べます。

関わる人：製造担当から異常が起きた状況を聞き、プロセス担当と加工への影響を確認します。

状態を整えた後も、加工結果を確認し、再発を防ぐ点検につなげる。工場内の設備担当とメーカーの支援担当では役割が異なります。

測定・検査で確かめる

計測・検査のエンジニアなど

困りごと：膜の形の違いは、本当の変化？ 測り方の違い？

調べること：どこを、どう測るかをそろえ、繰り返し測った結果も見ます。測定方法が比較の目的に合うかを確かめます。

関わる人：プロセス担当と知りたい差を整理し、装置担当と測定装置の状態を確認します。

測定の結果と注意点を共有して、追加測定や加工条件の確認へつなげる。測定だけで原因や製品全体の合否が決まるわけではありません。

組立条件を整える

組立プロセスエンジニアなど

困りごと：チップを固定する位置が、狙った位置からずれて見える。

調べること：組立前後の結果と材料・条件の記録を比べ、どの段階で違いが出たかを整理します。条件を確かめる実験と評価項目を計画します。

関わる人：装置担当と位置決めの状態を確認し、品質担当と製品に必要な確認項目をそろえます。

固定・接続・保護をそれぞれ確認し、変更した条件の効果を評価する。固定できただけでは電気的な接続は完成しません。

組立装置の調子を保つ

組立設備・装置エンジニアなど

困りごと：ワイヤをつなぐ装置で、いつもと違う停止が起きる。

調べること：停止時の状況、アラーム、点検・保全の記録をたどり、装置の変化を切り分けます。必要に応じてメーカーと調べます。

関わる人：製造担当に発生状況を聞き、プロセス担当と装置の状態が接続に与える影響を確認します。

復旧後の接続結果も確認し、点検や再発防止へつなげる。装置が動くことと、狙った接続ができることは別の確認です。

組立後の品質を確かめる

品質・不良解析のエンジニアなど

困りごと：樹脂で覆った後、内部の接続も保たれているか知りたい。

調べること：確かめたい項目に応じて検査や解析の担当と確認方法を整理し、組立条件や材料の記録と結果を照合します。外観だけで内部の状態を決めつけません。

関わる人：プロセス担当・検査や解析の担当と、現象と原因候補を共有します。必要に応じて装置や材料の担当とも調べます。

追加確認や対策後の評価、再発防止へつなげる。組立の確認後も最終検査が必要で、一つの検査だけで製品全体の品質を保証するわけではありません。

配線・CMPの条件を整える

配線・CMPのプロセスエンジニアなど

困りごと：余分な金属を除きながら、必要な配線を残すには何を確かめる？

調べること：加工前後の膜や形の測定結果と条件の記録を比べ、狙った状態になるかを確かめる実験を計画します。

関わる人：測定担当と評価項目をそろえ、装置や材料の担当と変化の候補を整理します。

表面の余分な金属と導電性の下地を除き、溝・穴の金属を残せているかを確認する。平らに見えることだけで、接続や分離ができたとは決められません。

研磨装置の調子を保つ

CMPの設備・装置エンジニアなど

困りごと：研磨装置の状態がいつもと違う。加工に影響していない？

調べること：装置の動作やアラーム、点検・保全の記録をたどります。パッドや研磨液を扱う部分も含め、装置の変化を担当者と切り分けます。

関わる人：製造担当に発生状況を聞き、プロセス担当と加工結果を照合します。必要に応じて装置メーカーと調べます。

復旧後の加工結果も確認し、再発を防ぐ点検につなげる。装置が動くことと、必要な配線が残ることは別の確認です。

加工後の状態を測る

計測・検査のエンジニアなど

困りごと：見た目は平らでも、必要なところに金属が残っている？

調べること：確かめたい厚さ・形・表面の状態に応じて、測る場所や方法をそろえます。測定のばらつきと、加工による違いを分けて考えます。

関わる人：プロセス担当と知りたい違いを整理し、測定装置の担当と測り方や装置の状態を確認します。

結果と測定方法の限界を共有し、追加測定や加工条件の確認へつなげる。一枚の図や一つの測定だけで電気的な接続・分離を保証するわけではありません。