半導体製造工程

最初は“インゴット製造”です。はじめにウェーハを作るための基板となるインゴットを作ります。
多結晶シリコンを、ホウ酸（B）やリン（P）とともに石英ルツボに入れて、高温で融解させます。
溶解したシリコン液面に種結晶棒を浸し、回転させながら徐々に引上げると種結晶と同じ原子配列をした単結晶インゴットが完成します。

インゴットを薄く加工したウェーハを作る工程です。
さきほど作ったインゴットを、ワイヤーソーと呼ばれるピアノ線で薄く切り出して円盤状にします。これをウェーハといいます。切り出したウェーハは表面に凹凸があるため、それをラッピング（粗研磨）・エッチング（化学的な研磨）・ポリッシング（鏡面研磨）と呼ばれる研磨工程を経て、凸凹を取り除きます。
研磨後のウェーハの厚みはSEMI規格などの規格に準じており、例えば12”ウェーハであれば厚み775μm±20μmで規定されています。

こちらは“洗浄”の工程です。ウェーハを洗浄して表面に付着している異物を除去します。 ウェーハ上に異物があると、後に続く結晶成長の工程やフォトリソグラフィの工程で不良が生じます。 洗浄では、過酸化水素や塩酸、フッ酸などの洗浄液でウェーハ上のパーティクルや金属、有機物を除去します。 その後、非常にクリーンな超純水と呼ばれる洗浄用の水を用いて薬液を洗い流し、スピン乾燥させます。 ぬれたままだと、空気中のパーティクルも取り込んだりしてせっかく洗ったのに、また汚してしまうためです。

ウェーハ表面酸化プロセスにおいては、熱処理による良質な表面酸化膜を形成します。 酸化装置には主に、縦型炉、横型炉、ＲＴＰ装置がありますが、酸化炉と呼ばれる電気炉で温度（約800℃以上）を上げて、酸素の混じったガスを流して酸化膜を成長させます。

熱酸化後は、ウェーハへフォトレジスト塗布し、露光・現像、エッチング、洗浄、CMP工程をウェーハ上にパターンを形成します。

ウェーハプローバで、ウェーハ上に形成された全てのチップの電気的特性を試験します。このウェーハテストにより、チップの良品、不良品の選別を行います。

ウェーハ薄化工程において、搬送時にウェーハをハンドリングし易くするために、シリコンやガラスなどの支持基板に貼り合わせします。
樹脂（接着層）を挟んで貼り合わせたり、最近はウェーハ同士を直接貼り合わせる貼り合わせ方法も提案されています。

ウェーハ表面にパターンが完成した後、そのウェーハの裏面全体を研削し、厚さを薄くします。 研削後のウェーハ全体の厚みムラをする必要があり、厚みムラを小さくコントロールする必要があります。

前工程にて作製されたウェーハを、後工程では1つ1つのICチップに切り離し、パッケージに封入していきます。 このチップへ小片化する作業を「ダイシング」と呼びます。切り離しには、主にダイヤモンド製の円形回転刃（ダイシング・ソー）を高速回転させ、純水で冷却・切削屑の洗い流しを行いながら切断します。

完成したチップは、ワイヤーボンディングや再配線層により、パッケージ基板やシリコン支持基板などに配線されます。 その後、チップはエポキシなどの封止樹脂で封止され、パッケージ化されます。

完成した半導体パッケージは、自動車、スマートフォン、IoTデバイス、クラウドデータセンター、AI関連製品など様々な分野の製品に組み込まれます。