半導体デバイス製造
基板工程(フロントエンド、FEOL)とは、トランジスタ電気回路を形成する工程のことである。洗浄、乾燥、イオン注入、熱処理、リソグラフィ、成膜、平坦化などのプロセスをくり返し行うことで回路を形成していく。
シリコンウエハーは、まっさらで純粋な状態からスタートし、クリーンルームで何層も回路を重ねて作る。
まず、シリコン基板の表面にフォトレジストを塗布し、一層目の回路を描いたフォトマスクに短波長の紫外線を照射してフォトレジストを感光させ、未露光部をドライエッチング、あるいはピラニア溶液でウェットエッチングしてフォトリソグラフィ処理をおこなったあとに超純水で洗浄し、スピン乾燥・IPA乾燥・マランゴニ乾燥(マランゴニ効果)などの方法で乾燥させる。
次に、目的の領域に薄膜形成用の原料ガスを注入し、高温で化学気相蒸着法(CVD)、物理気相成長法(PVD)、エピタキシャル成長法、スパッタリングなどの蒸着法で薄膜を形成する。また、高周波駆動のイオン源を用いて、O 2 や O などのイオンを正確なパターンで、特定の深さに集束イオンビーム法でイオン注入する場合もある。
これらの工程の中で拡散、酸化のための熱処理が、ファーネスアニール、ラピッドサーマルアニール(Rapid Thermal Anneal、RTA)、レーザーアニールなどの方法で行われる。
こうして一層目が形成されると化学機械研磨(CMP)法で平坦化処理が行われ完了する。
これらのステップを二層目、三層目と繰り返すことで必要な機能を実現するウェーハを製造する。この工程は、実現したい回路機能の複雑さに応じて何百回も繰り返されることがしばしばある。