半導体 (IC) とその周辺材料の超入門

日本は半導体の分野で材料・製造装置面では世界をリードしていますが、その全体像を学ぶことのできる機会はあまりありません。今後、社会の情報化 (例;IoT) が進み、情報を処理する電子機器の必要性はさらに増していきます。この電子機器の心臓部である半導体は進化し続けその市場が拡大していくと予想されます。このため、半導体関連材料も改良を重ね続けることが必要です。　今回、半導体を代表する集積回路 (IC) の製造から、ICや電子部品を回路基板に搭載して組み立てるまでの一連の流れと、そこで使用される材料の役割・必要特性を分かりやすく解説します。　これらの製造に関する基本情報を幅広く取得することは、今後の半導体関連材料の開発に役立つと思われます。

IC製造の全体の流れ
- 前工程 (ウエハー工程)
- 後工程 (組立工程)
- 回路基板搭載
- 電子部品組立
前工程と関連材料
1. 前工程の流れ
  - ウエハー
  - IC加工 (トランジスタ/回路)
  - 切断
2. ウエハー製造
  1. 原料製造
    - 石英 (結晶シリカ)
    - 精製 (シラン)
    - ポリシラン
  2. ウエハー製造
    - 再結晶
    - インゴット
    - 切断
  3. 加工設備および製造会社
    - 精製プラント
    - 再結晶・引上げ
    - 切断
    - 洗浄
    - 他
  4. 工程部材および製造会社
    - 石英ルツボ (高純度石英)
    - 裏面粗化用シリカ
    - 工程テープ (DAF:フィルム/粘着剤)
    - 洗浄剤他
3. トランジスタ形成および回路加工
  1. リン注入
  2. 電極および配線加工
    - 絶縁加工
    - 平坦化
    - レジスト塗布剥離
    - アルミ蒸着
    - レジスト・エッチング
    - パッド形成
  3. 加工設備および製造会社
    - CVD
    - 研磨 (CMP等)
    - 塗布
    - 露光
    - 剥離他
4. 工程材料および製造会社
  - シラン
  - 酸素
  - コロイダルシリカ
  - レジスト
  - 剥離剤
  - 洗浄剤
  - 保護膜他
後工程と関連材料
1. 後工程の流れ; パッケージング
  - IC個片 (チップ)
  - 組立加工 (搭載・結線・封止)
  - PKG
  - (切断/MAP)
2. 組立加工 (アッセンブリー)
  1. 搭載方法
    - 接続用基板 (リードフレーム/子基板)
  2. 結線方法
    - 金線/半田ボール
    - 再配線
  3. 封止方法
    - 気密封止
    - 樹脂封止
3. 加工設備および製造会社
  - 搭載機 (マウンター)
  - 加熱機
  - 結線機 (ボンダー)
  - 成形機
  - 切断機他
4. 工程材料および製造会社
  - マウント剤 (Au・Si/Ag/半田)
  - 金線
  - ソルダーレジスト
  - 剥離剤
  - 洗浄剤
  - 封止材料 (固形/液状) 他
回路基板と関連材料
1. 回路基板の種類
  - 子基板 (接続用基板)
  - 母基板 (PKG搭載用基板)
2. 回路基板製造の流れ
  - 銅箔・基材
  - 中間製品 (プリプレグ)
  - 回路基板
  - 回路加工
3. 加工設備および製造会社
  - 塗布機
  - 熱圧着機
  - 露光機
  - 切断機他
4. 工程部材および製造会社
  - 銅箔
  - 支持体 (例;ガラスクロス)
  - 耐熱性フィルム (例:ポリイミド)
  - 絶縁接着剤
  - レジスト
  - 剥離剤
  - 洗浄剤他
電子部品組立と関連材料
1. 電子部品組立の流れ
  - IC・電子部品
  - 基板搭載
  - 基板部品+他部品
  - 簡体保護
2. 加工設備および製造会社
  - 搭載機
  - 半田仮止め
  - 半田再溶融 (リフロー) 他
3. 工程部材および製造会社
  - 工程テープ
  - 半田他
その他

質疑応答

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