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FAB技術プロセス
FAB プロセス、つまり半導体製造プロセスは、シリコンなどの半導体材料を集積回路 (IC) チップに加工する複雑な一連のプロセスです。 この高度に洗練された製造プロセスは現代のエレクトロニクス産業の基礎であり、携帯電話、コンピューター、自動車、さまざまなスマートデバイスで使用されるマイクロプロセッサーやメモリーチップの製造を可能にしています。 半導体業界では、製造とは、集積回路と製造プロセスを生産するために使用される工場を指します。
FAB プロセスはウェーハ製造から最終テストまでの一連のステップをカバーしており、各ステップはチップの性能と歩留まりに決定的な影響を与えます。 以下に、この複雑なプロセスについて詳しく説明します。
- ウェーハ製造
集積回路を作る最初のステップはシリコンウェーハを製造することです。 多結晶シリコンは、還元法により単結晶シリコンまで精製され、その後、リフト法（チョクラルスキー（CZ）成長法など）により大口径の単結晶シリコン柱に成長されます。 次に、単結晶シリコンの柱を薄いシートに切断し、研磨して、後続のプロセスのベースとなる滑らかなウェーハを形成します。
- 酸化
クリーンな環境でウェーハ表面を酸化して絶縁層のシリカ膜を形成します。これが絶縁層の形成とその後のマスクプロセスの基礎となります。
- リソグラフィー
リソグラフィーは、回路パターンをウェーハ表面に転写するプロセスです。 この工程では、レジストの塗布、乾燥、露光（マスキングによる）、現像、硬化などの一連の作業を行い、パターンの転写プロセスを厳密に制御します。
- ウェットエッチングとドライエッチング
エッチングは、選択した領域から材料を除去して回路パターンを形成するプロセスです。 ウェット エッチングでは化学溶液が使用されますが、ドライ エッチング (反応性イオン エッチングなど) ではプラズマ エッチング技術が使用され、より高い精度とパターンの忠実度が得られます。
- イオン注入
イオン注入は、ドーパント (ホウ素やヒ素など) のイオンをウェーハに高速で打ち込み、ウェーハの電気的特性を変化させ、N 型または P 型シリコンを形成することによってウェーハをドープするために使用されます。
- 化学蒸着 (CVD) と物理蒸着 (PVD)
CVD および PVD 技術を使用して、ウェーハ表面に絶縁層、導電層、金属層を堆積します。 これらの膜は、トランジスタのさまざまな部品や相互接続を構成するために使用されます。
7. 化学機械研削 (CMP)
CMP は、その後の積層構造の精度と一貫性を確保するために、ウェーハ表面を平坦化するプロセスです。
8. 階層的なプロセス
フォトリソグラフィーからCMPまでのプロセスを繰り返して、複雑な多層回路構造を構築します。 正しい接続を確保するには、各層を正確に位置合わせする必要があります。
9. マイクロメタルインターコネクト
電気めっきまたは CVD 技術を使用して細い金属ワイヤを形成し、トランジスタやその他のコンポーネントを接続し、回路の機能を実現します。
10. 出射光検査(AOI)
自動光学検査装置を使用してパターンのエラーや欠陥がチェックされ、プロセスの各ステップが設計基準に従って実行されていることを確認します。
11. パッケージ
完成したウェハは単一のチップに切断され、チップはパッケージに組み込まれ、リードボンディング、溶接またはその他の方法で外部インターフェースに接続されます。
12. テストと分類
パッケージ化された各チップの電気的性能がテストされ、テスト結果に従ってチップが等級付けおよび分類されます。
FAB プロセスは、高度な物理学、化学、材料科学の知識を必要とする、ハイテク、高精度、そして困難な技術的課題です。 技術の進歩に伴い、FAB プロセスは、ハイテク時代の小型、高性能電子製品のニーズを満たすために、プロセス サイズの小型化、高集積化、低エネルギー消費を目指して発展しています。 プロセスの各段階の改善は、集積回路製造業界の継続的な革新と発展の証しであり、現代の産業文明の重要な基礎でもあります。
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