半導体製造工程の前工程　回路形成工程をわかりやすく解説

概要

半導体製造工程の前工程とは、シリコンウエハーの表面に電子回路を作る工程を指します。トランジスタや配線など、半導体の基本構造を形成する重要な段階です。非常に細かい回路を扱うため、高度な製造装置とクリーンな環境が必要になります。半導体の性能や消費電力はこの前工程の技術によって大きく左右されます。

半導体製造は前工程と後工程に分かれています。全体の流れを把握したい方は半導体製造工程とはをあわせてご覧ください。

前工程ではトランジスタや配線を形成します。半導体の基本機能はこの段階で作られます。

微細な回路を扱うため、空気中のゴミや微粒子を極限まで減らした環境で製造されます。半導体洗浄はこの清浄度を維持するために各工程の間で繰り返し行われます。

CVD装置による成膜、EUV露光、ドライエッチングなどの工程を何度も繰り返し、複雑な回路を形成します。

半導体はシリコンという材料から作られます。まずウエハーと呼ばれる円形のシリコン基板を用意します。この基板の上に電子回路を作っていく工程が前工程です。

最初にウエハーの表面に薄い膜を作ります。この工程は成膜と呼ばれ、CVD装置が使われます。次に露光という工程で回路パターンを転写します。最先端半導体ではEUV露光装置を使い、13.5ナノメートルという極めて短い波長の光で回路の形をウエハーの表面に写し取ります。

その後不要な部分を削り取るドライエッチングという工程を行います。これによって回路の形が形成されます。さらに不純物を加えることでトランジスタを作る工程もあります。これらの工程を何度も繰り返すことで複雑な電子回路が完成します。

最先端の半導体では回路のサイズはナノメートル単位です。これは人の髪の毛よりはるかに小さいサイズです。そのため製造には非常に精密な半導体製造装置が必要になります。また空気中の小さなゴミでも回路に影響するため、クリーンルームと呼ばれる特殊な環境で製造が行われます。

半導体チップには何十層もの回路が重なっています。前工程ではこれらの回路を一層ずつ作っていきます。非常に多くの工程があり完成までに数百の工程が必要になることもあります。こうした高度な前工程を担う企業としてTSMCが世界最大のファウンドリとして知られています。

半導体前工程はシリコンウエハーに回路を形成する工程です。成膜、露光、エッチングなど多くの工程を繰り返して回路を作ります。半導体の性能や消費電力を左右する重要な段階であり、最先端半導体では高度な製造技術が必要になります。