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1.単結晶ウェーハの作り方

最初のステップは冶金精製です。これには、炭素を添加し、酸化還元を使用して酸化ケイ素を純度 98% 以上のケイ素に変換することが含まれます。鉄や銅などのほとんどの金属はこの方法で精製され、十分に純粋な金属が得られます。ただし、チップ製造には 98% ではまだ不十分であり、さらなる改善が必要です。このため、半導体プロセスに必要な高純度のポリシリコンを得るために、シーメンスプロセスを使用してさらなる精製が行われます。
次のステップは結晶を引き出すことです。まず、先ほど得た高純度ポリシリコンを溶かして液状シリコンを形成します。その後、種シリコンの単結晶を液面に接触させ、回転させながらゆっくりと引き上げます。単結晶の種が必要な理由は、人が並ぶのと同じように、ケイ素原子も並ぶ必要があり、その結果、後続の人々が正しく並ぶ方法を知ることができるからです。最後に、シリコン原子が液面から離れて固化すると、整然と並んだ単結晶シリコン柱が完成します。
しかし、8 インチと 12 インチは何を表しているのでしょうか?彼が言っているのは、私たちが製造する柱、つまり表面を処理して薄いウエハースにスライスした後の鉛筆の軸のように見える部分の直径のことです。大型ウェーハを作る際の難しさは何ですか？前述したように、ウエハースを作るプロセスはマシュマロを作るようなもので、回転させながら形を整えていきます。マシュマロを作ったことがある人なら誰でも、大きくて固いマシュマロを作るのは非常に難しいことを知っているでしょう。ウエハースを引き上げるプロセスも同様で、回転速度と温度制御がウエハースの品質に影響します。その結果、サイズが大きくなるほど速度と温度の要件が高くなり、高品質の 12 インチ ウェーハを生産することが 8 インチ ウェーハよりもさらに困難になります。

ウェーハを製造するには、ダイヤモンドカッターを使用してウェーハを水平に切断してウェーハにし、その後研磨してチップ製造に必要なウェーハを形成します。次のステップは、ハウスの積層またはチップの製造です。チップってどうやって作るの？
2. シリコンウェハーとは何かについて説明しましたが、IC チップの製造は、レゴ ブロックを何層にも重ねて希望の形を作り、レゴ ブロックで家を建てるようなものであることも明らかです。しかし、家を建てるにはかなりのステップがあり、ICの製造も同様です。ICの製造にはどのような手順が必要ですか?ここではICチップの製造工程について説明します。

始める前に、IC チップとは何かを理解する必要があります。IC、または集積回路と呼ばれるものは、設計された回路が積み重ねられた形でまとめられたものです。こうすることで、回路の接続に必要な面積を削減できます。下の図は、IC 回路の 3D 図を示しています。IC 回路は、家の梁と柱を積み上げたような構造になっていることがわかります。そのため、IC の製造は家を建てることに例えられます。

上に示したICチップの3D断面図のうち、一番下の濃い青色の部分が前節で紹介したウエハです。赤と土色の部分がICが作られている部分です。

まず、赤い部分は高層ビルの 1 階ホールにたとえられます。1 階のロビーは建物への入り口であり、ここからアクセスできるため、交通整理の点でより機能的であることがよくあります。したがって、他のフロアよりも構築が複雑で、より多くの手順が必要になります。IC 回路では、このホールは論理ゲート層であり、IC 全体の最も重要な部分であり、さまざまな論理ゲートを組み合わせて完全に機能する IC チップを作成します。

黄色の部分は通常の床のようです。1階に比べて、それほど複雑ではなく、各階で大きな変化はありません。このフロアの目的は、赤いセクションの論理ゲートを接続することです。これほど多くの層が必要な理由は、相互にリンクするには回路が多すぎるためであり、単一の層ですべての回路を収容できない場合は、この目的を達成するためにいくつかの層を積み重ねる必要があるためです。この場合、配線要件を満たすために、異なる層が上下に接続されます。