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半導体用語解説シリーズ

半導体めっきの関する専門用語を解説します。

半導体めっきの関する専門用語を解説します。 / 半導体用語解説シリーズ
半導体ができるまでには、実に多くの工程が必要となります。大きく分けて図の工程を経ることになりますが、それぞれの工程は細かな作業の集約です。
我々は、その中のバンピング工程で力を発揮しています。

半導体に関わる用語は専門的でよくわからない方も多いことでしょう。そこで、長年半導体に携わってきた経験を生かし、様々な用語の解説をしたいと思います。

第1回目 『あ行』

●アスペクト比(aspect ratio)
横縦の比率。配線パターンにおいて、配線幅に対する配線の厚さ(高さ)の比率をいう。また、開口パターンにおいては開口直径に対する開口深さの比率をいう。

●アッシング(ashing)
フォトレジストを気相中で反応性ガスと反応させ除去する方法。又、ウェハ裏面保護のために塗布したレジストを剥離する方法。酸素プラズマなどが主に使用される。

●後工程(assembly and testing process)
ウェハ製造工程、前工程(拡散工程)、バンピング工程を経て出来上がったシリコン・ウェハを、1個1個のチップに切り分け、パッケージに収納(封止)する工程をいう。組立工程、選別工程、バーンイン工程、検査工程などから成る。

●アラインメント(alignment)
マスク・パターンとウェハの位置合わせ。マスクとウェハ双方にアライメントマークがあり、その位置をカメラで読みとり位置合わせを行う。

●イールド(yield)
歩留まりのこと。いわゆる良品率をいう。ウェハ単位でのウェハ歩留まりとチップ単位でのチップ歩留まりとがある。いずれも投入数に対する良品数の比率を表す。

●インゴット
単結晶棒。多結晶を石英ルツボの中で溶融し、種結晶棒を回転させながら徐々に引き上げることで、必要な太さの単結晶棒(インゴット)が得られる。

●ウェハ(wafer)
単結晶のシリコンインゴットから切り出し、表面を研摩した円板状の薄い板のこと。この上に各種ICが作られ、製造する半導体の用途別に使い分けられる。清川メッキでは4インチ(50mm)から12インチ(300mm)までの試作対応可能。

●ウェハ・プロセス(wafer process)
前工程(拡散工程)。ウェハの上に多数のICチップを作り込む工程。
●エッチング(etching)
化学薬品などで物体を削る方法(ウェットエッチング)と、プラズマやイオンを利用する方法(ドライエッチング)に分けられる。

第2回 『か行』

●化学的機械的研磨(chemical mechanical polishing CMP)
半導体製造において使われるプロセスのこと。ウェハを平らにするため或いはウェハ表面から余分な物質を取り除くために行われる。

●化学気相成長(chemical vapor deposition CVD)
成膜しようとしている膜の種類に応じ必要な原料をガス状(気相)で供給し、これに各種エネルギー(熱、プラズマ、光など)を与えて化学反応を起こさせ、基板表面での触媒反応を利用しながら薄膜を堆積する方法。基板表面と供給する原料の化学種を選ぶことで、基板表面の特定の場所にだけ選択的に成長することが可能である。

→ 気相成長(vapor phase growth)

●拡散層(diffusion layer)
一定量(濃度)の不純物をウェハ表面に付着させ(これを導入と言う)、付着させた不純物を熱拡散により希望の深さまで分布させた(これを拡散と言う)層のこと。拡散層中での不純物原子の濃度は均一でなく、内部にいくに従って薄くなる。ICの中で拡散層は抵抗や配線などにも使われている。

●拡散抵抗(diffused resistor)
半導体デバイスにおいて、不純物を拡散させた層の抵抗のこと。拡散層抵抗ともいう。チップ内(2個またはそれ以上)での抵抗値間での相対精度が高い特長を生かし、IC内の差動増幅回路や圧力センサーなどに用いられている。

●化合物半導体(compound semiconductor)
二つ以上の元素からなる半導体をいう。ガリウム砒素(GaAs)、インジウムリン(InP)、窒化ガリウム(GaN)などがある。シリコン(Si)やゲルマニウム(Ge)など単一元素では実現できない半導体の特性を実現することが可能である。
清川メッキでは各種半導体の試作対応可能。

●気相成長(vapor phase growth)
様々な物質の薄膜を形成する蒸着法の一つ。目的とする薄膜成分を含むガスを供給し結晶基板表面に薄膜を成長させる技術。これには、化学気相成長(CVD)と物理気相成長(PVD)がある。

→ 化学気相成長(chemical vapor deposition CVD)

●鏡面ウェハ(mirror polish wafer)
表面を鏡面状に研磨(鏡面研磨)したウェハ。表面は原子レベルで平坦で、鏡として使えるくらいまでピカピカな状態になっている。

●鏡面研磨(mirror polish)
ウェーハなどを研磨してピカピカの鏡面状態にすること。

●組立(assembly)
1個1個のICチップを特別なパッケージに収納すること。「マウント」、「ボンディング」、「モールド封入」、「リード成形」などの工程を含む。

●クリーン化技術(clean technology)
ICの製造では、微小パーティクルや微量不純物により歩留まり・性能・信頼性が影響を受けるため、極力清浄なクリーンルーム環境、製造装置や部品、プロセスや材料、搬送や洗浄法などが求められる。これら、清浄化するための各種技術を総称してクリーン化技術と呼ぶ。

●クリーンドラフトチャンバー(clean draft chamber)
HEPAフィルタユニットと換気ダクトを有し、清浄な雰囲気で薬品処理が行えるよう仕切りをした場所。

●クリーンブース(clean booth)
天井又は一部にファンフィルタユニットなどの空気清浄装置を、かつ四周に汚染域と区画するためのカーテンなどを持つ自立形ブース。小空間を簡便にクリーンルーム化することができ、移動可能なものもある。垂直吹出し形の簡易なクリーンルーム。

●クリーンベンチ、清浄作業台(clean bench)
ULPAフィルタなどを通過した清浄空気が作業対象物に対して直接に流れるように作られた作業台。
規定された清浄度レベルに管理された空気が、作業対象物に対して直接に流れるように作ってある作業台。

●クリーンルーム(clean room)
微量のゴミ(パーティクル)や金属、各種イオン、有機物などの不純物を嫌うICの製造を行うための、非常に清浄化された工場のこと。清浄環境を保つと同時に温度・湿度を制御・モニターしている。清浄環境を実現するため、クリーンルームでは天井のフィルタから床に向かって絶えず空気を流し続けている(ダウンフロー)。人は大きな汚染源になるため、クリーンルームに入る際には全身を覆う防塵服を着用している。

●グレーチング(grating)
クリーンルームの床面に設置され、天井部からフィルタを通し流れてくる清浄な空気の下方の流れを逃がすため、網目状の構造を有する導電性材料からなる床面材。

●現像(development)
露光によりフォトレジストに転写された潜在パターンを、化学反応を利用して顕在化すること。

第3回 『さ行』

●紫外線露光(ultra-violet light exposure)
マスクパターンをフォトレジストに転写する際に、紫外線領域の波長を有する光源を用いた露光法。

●シリコンウェハ(silicon wafer)
円柱状のシリコン単結晶を薄い円盤状に切り出し、鏡面状態に研磨したもの。

●シリコン酸化膜(silicon oxide)
シリコンと酸素の化合物。二酸化シリコン(SiO2)が代表的。

●真性半導体(intrinsic semiconductor)
不純物をほとんど含まず、非常に安定な半導体結晶のこと。非常に安定な状態であるが故に、電流を流し難い特徴がある。純度は9 nines(99.9999999%、9が9個)〜11 nines(99.999999999%、9が11個)程度。ちょっとピンとこない人のために、地球上に60億人の人型生物がいるうち、59億9999万9994人が地球人でたったの6人だけが宇宙人ということに相当する。
これに対し、真性半導体に他の原子を少し混ぜたものを不純物半導体という。

●スパッタリング(sputtering)
物理気相成長(PVD)の一つでスパッタともいう。真空チャンバー内にアルゴンや窒素などの不活性ガスを注入して、高電圧をかけることでイオン化させる。この時、プラズマ中のイオンが陰極のターゲットに衝突して原子をはじき出す現象(スパッタ)。これを利用して気相成長やエッチングを行う。

●スピンコーター(spin coater)
ウェハや基板上に均一にレジストを塗布する装置。水平にしたウェハや基板の中心を軸に高速で回転させ、その上にレジストを滴下することで均一なレジスト膜を得ることができる。

●スピン乾燥機(spin dryer)
水洗が終わったウェハをキャリアに入れ高速回転させ、遠心力により水を飛ばして乾燥させる装置。
オーブン乾燥で懸念されるウォーターマークを改善するのに有用。

●清浄度、清浄度レベル(cleanliness, cleanliness level)
空間の清浄度。一定体積中に含まれる粒子(パーティクル)の大きさ別の数によって表す。粒子(パーティクル)の数により清浄度はクラス分けされる。クラス分けされた清浄度度合いを清浄度レベルと表す。クリーンルームの清浄度はパーティクルカウンターと呼ばれる装置で測定する。

●前室(pre-cleanroom)
クリーンルームに入る前、防塵服を着用したり手を洗ったりと、入室する条件を満たすように準備を擦る部屋のこと。

第4回 『た行』

●ダイシング(dicing)
ウェハ製造工程で完成したウェハ上のチップを、スクライブライン(ダイシングするために予め設けられた、幅約50µmほどの溝)に沿ってダイヤモンドカッタ(ブレード)で切断し、1個1個のチップに分割する工程。1枚のウェハには少ないもので数チップ、多くいものだと1万以上のチップがある。

●多層配線(multi-layer interconnection)
2層以上の複数配線を縦方向に積み重ねたICの配線構造。一般的には、アルミニウム(Al)や銅(Cu)のメタル配線を意味する。システムLSIのように大規模化・大集積化のものには多層配線が多く利用されている。

●チップ(chip)
ダイ(die)ともいう。ICやLSIの代名詞として使われており、デバイス機能あるいは電子回路を作り込んだシリコン基板の小片。ICの種類や回路の複雑さ・集積度によって、チップの寸法は様々。

●チャンバ(chamber)
物理的及び化学的反応を起こさせるための密封した反応容器。気相成長やスパッタリング、エッチング等の各装置で使われている。

●デポジション(deposition)
LSI製造工程で薄膜を堆積する工程をいう。気相成長法(CVD、PVD、スパッタリング)を用いる。膜形成の手段には、印刷法、スピンコート法、めっき法、印刷法(スクリーン印刷)などが他にある。

●銅配線(copper wiring)
ICの配線材料としてはアルミニウム(Al)が一般的であるが、配線遅延の解消や高速化を目的として銅(Cu)配線の採用が増えてきている。銅配線に変えると、従来のアルミニウム系の材料に比べて電気抵抗率が約半分となる。

●ドーピング(doping)
半導体製品の製造において、純粋な半導体にごく少量の添加物を添加すること。添加物は通常、不純物(ドーパント)と呼ばれ、ドープされた半導体を不純物半導体と呼ぶ。
添加物の種類によってn型半導体やp型半導体が形成される。これらの不純物半導体を接合(pn接合)させることでダイオードやトランジスタが作られる。

第5回 『な行』

●ナノテクノロジ(nanotechnology)
1ナノメートル(nm)ってどの位の長さ?答えは・・・
10億分の1メートル(m) = 千万分の1センチメートル(cm)
= 百万分の1ミリメートル(mm) = 千分の1ミクロン(µm)
原子5個分程度の大きさに相当する。
アメリカのクリントン大統領が「国会図書館の情報を1個のチップに収める」という国家プロジェクトを打ち出したことによって一気に広まった。エレクトロニクス、先端材料、バイオ、化学、医療、エネルギー、環境などあらゆる分野で大きく発展すると見られている。

●鉛フリーはんだ(Lead(Pb)-free soldering, Pb less solder)
鉛(Pb)を含まないはんだ(フラックス、ペースト)および実装技術。
鉛フリー(鉛レス)と言っても、全く鉛を含まないものだけでなく、鉛の含有量を削減したものまで各種ある。一般的に、はんだは鉛と錫の合金(Pb-Sn)であるが、これに代わって、
錫と銀の合金(Sn-Ag)に銅(Cu)やビスマス(Bi)を添加したもの
錫とビスマスの合金(Sn-Bi)に銅(Cu)や銀(Ag)を添加したもの
錫と亜鉛の合金(Sn-Zn)にインジウム(In)や銅(Cu)、銀(Ag)を添加したもの
などが開発されている。しかし、融点が高くなったり、代替物質の妥当性や品質・信頼性などにおける課題も多い。

●二酸化シリコン(silicon dioxide)
シリコンの酸化膜のことで、一般的に「酸化膜」という。シリコン(Si)と酸素(O2)の化合物(SiO2)で、非常に安定な膜である。電気的な絶縁が必要な部分など、様々なところで用いられる。

●熱CVD(thermal CVD)
熱化学気相成長法ともいう。ウェハや膜堆積用材料ガスを200〜900℃に加熱することで、活性な原子・分子・イオン・ラジカルなどを発生させてウェハと化学反応を起こし成膜する。成膜時の圧力によって、常圧CVD・減圧CVDに分類される。

●熱酸化(thermal oxidation)
高温にしたシリコン(Si)を酸化性雰囲気にさらし、シリコンと酸素あるいはシリコンと水分を化学反応させることでシリコンの酸化膜(SiO2)を形成すること。

●熱窒化(thermal nitridation)
高温にしたシリコン(Si)を窒素やアンモニアガス雰囲気にさらし、シリコンと窒素を化学反応させることでシリコンの窒化膜(Si3N4)を形成すること。

第6回 『は行』

●パーティクル(particle)
微粒子、塵埃のこと。パーティクルの存在はICの構造欠陥を生じ、特性・信頼性の劣化、歩留りの低下を引き起こす。

→クリーンルーム

●パシベーション(passivation)
半導体素子の表面保護膜を作る工程。この表面保護膜をパシベーション膜という。パッケージング工程や使用環境から半導体素子を機械的、化学的に保護する。酸化膜や窒化膜が用いられるが、酸化膜・窒化膜上にポリイミドなどの有機膜を形成する場合もある。

●半導体(semiconductor)
金属のように電流が流れやすい「導体」と、ガラスやゴムのように電流がほとんど流れない「絶縁体」との中間の電気伝導性をもつ物質。電圧をかけたり、光をあてたり、熱を加えたりすることで電気を流したり流さなかったりする性質がある。不純物の添加量によって電気伝導度を制御できる。

→真性半導体

●バンプ(bump)
ICの電極部にめっきで形成した突起のこと。TABやフリップチップにおける基板接続のために使用する。

●表面実装(surface mount)
ICや電子部品をプリント配線板などの基板表面に装着(実装)する形態または技術。

●フォトエッチング(photo etching)
写真の原理を利用した微小加工技術。印刷用の写真製版作成に古くから用いられている方法で行われる。トランジスタやICの製造には不可欠なもので、高精度が要求される。

●フォトマスク(photo mask)
レティクルという場合もある。IC製造工程でウェハ上にマスク・パターンを転写する露光工程で使用される。

●フォトレジスト(photo resist)
感光性樹脂の一つ。フォトレジストにマスクを使って回路パターンを露光・現像しパターン転写を行う。ポジレジストとネガレジストがある。

●歩留り(ぶどまり)(yield (rate))
いわゆる良品率。投入ウェハ枚数に対する完成良品ウェハ枚数の比率を表す工程歩留りや、1ウェハ当たりのチップ数に対しウェハテストで残った良品数の比率を表すチップ歩留りなどがある。

●フリップチップ(flip chip)
ICチップ表面部の電極にバンプと呼ばれる突起電極があるチップ。

●プロービング(probing)
チップをウェハから切り離す前に、ウェハの状態で半導体デバイスの電気的テストを行うこと。チップのボンディング・パッドと電気的に接触させるのに、金属の探針(プローブ)を使用することからこの名前がついた。チップのボンディング・パッドに電気的に接触し、不良チップにマーキングを行い、次の工程の処理を行わないようにする。

●平坦化技術(planarization technology)
ウェハ表面の凹凸をなくして平らな表面形状を得る技術。化学的機械的研磨(CMP)などがある。

●ボンディング・パッド(bonding pad)
チップへの電源電圧の供給や外部との信号のやりとりに使われるこのリード線と内部回路の各端子との接続のため、チップ周辺部に設けられた金属電極をのことをいう。

第7回 『ま行』

●マイクロマシン(micro machine)
米国ではMEMS(Micro Electro Mechanical System)、欧州ではMST(Micro System Technology)とも呼ぶ。シリコンウェハプロセスで培われた微細加工技術を用いて作製された、可動部を含む微小機械システムの総称。代表的な応用例としてデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)がある。その他、光学分野の光MEMS、通信デバイス用RF(高周波)MEMS、医療・バイオMEMS、マイクロパワー源に関するパワーMEMSなどがある。現在では、マイクロレベルからナノレベルへ進展したNEMS(Nano Electro Mechanical System)も検討されている。

●マスクROM(mask read only memory)
ユーザの要求するメモリーデータに従って、ICメーカーで製造工程中にメモリーセルにデータが書き込まれているROM。書き込みの際にはフォトマスクを使う。書き換えはできない。

●マスフローメーター(Massflow Meter)
熱式流量計の一種。圧力損失が少なく、精度も高い。

●マスフローコントローラー(Massflow Controller)
半導体製造用ガスの供給を自動的に行う流量制御装置。センサー、コントロールバルブ及び電気回路で構成される。

●枚葉処理(single wafer processing)
ウェハに各種のプロセス処理を施す際、1枚1枚のウェハに対して行うタイプの処理、あるいは処理法。これに対し何枚かのウェハを同時に処理するタイプをバッチ処理と呼ぶ。

●前工程(wafer process)
ウェハの上に多数のICチップを作り込む工程。

●ミスト(mist)
液体が微細な滴となって飛び散り、空気中に浮遊しているもの。

●無塵衣(dust-free garment)
クリーンルーム内で着用する清浄な衣服。
無塵衣を着てマスク着けて手袋着けると、露出するのは目元だけ。

●メモリー(memory)
情報を記憶し、必要に応じて取り出し利用できる機能をもったICで、揮発性メモリーと不揮発性メモリーに分かれる。

●面方位(surface orientation)
シリコン単結晶ウェハなどで、表面部分が有する結晶方位。MOS ICでは(100)、(111)などが使用される。

第8回 『や〜わ行』 最終回

●有機不純物(organic contaminants)
有機物、特に炭素を主成分とする有機化合物からなる不純物。

●リードフレーム(lead flame)
ICのモールドパッケージで使われる。銅合金や42合金(Fe-Ni)からなる材料で、半導体素子(半導体チップ)を支持固定し、外部配線との接続をする部品のこと。ICやLSIなどの外側に出ているムカデの足のように見える端子部分は、リードフレームの一部。

●リソグラフィ(lithography)
マスクに描かれた回路パターンをウェハ上に露光転写する工程または技術。ウェハに感光剤(レジスト)を塗布し、これにマスクのパターンを焼き付け現像する。光の当たったところとそうでないところで現像後にレジストが残る/残らないに分かれ、レジストの凹凸パターンとなる。この仕組からリソグラフィ(石版)と呼ばれる。リソグラフィには、紫外線を使う光露光(フォトリソグラフィ)のほか、電子線露光、X線露光などがある。

→フォトエッチング

●リフロー(reflow)
表面実装部品のはんだ付けの一方法。基板にあらかじめはんだペーストを塗布し、この上に表面実装部品を位置決めしてセットしておく。そして、基板ごと高温の雰囲気を通過させることにより、塗布したはんだを溶解して部品と基板との電気的接続を行う方法。高温にするために赤外線を用いる場合、赤外線リフローとも呼ばれる。

●裏面研磨(back grind)
ICの前工程が完了したウェハの裏面を研磨して任意の厚さに薄くすること。目的は、@ICカードや積層チップのためパッケージ厚を薄くする、A基板電位を確保する、ためである。

●レジスト(resist)
フォトレジスト

●レジスト塗布(resist coating)
円盤状のウェハに薄く厚み均等なフォトレジスト皮膜を形成すること。ウェハを高速回転させながらレジストを滴下することにより、全面にフォトレジスト皮膜が形成される。

●露光(exposure)
ウェハ表面に塗布されたフォトレジストへ回路パターンを転写するためレーザー光を照射すること、ないしその工程。

●ワイヤボンディング(wire bonding)
ICチップ表面のボンディング・パッドとパッケージのリードを、金線などで電気的に接続すること。
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