エレクトロニクス進歩の根幹に半導体製造技術の進歩があります。半導体集積回路の素子の微細化／大容量化／高集積化など、今後ますます半導体工程は急速な進展をとげることが予測されます。
半導体工程で生産する半導体デバイスは、シリコンウエハ上に数百工程からなるウエハー工程によりデバイス構造を作りこむ前工程と、チップを切り分けてパッケージングする後工程、テスト工程により各種の製造装置が連なるプロセスを経て製品化します。
日本の半導体は大きくシェアを落としたと言われていますが、これは半導体集積回路のことで、半導体材料：ウェハーでは日本の２社で世界の６０％以上のシェアを有しています。
国家戦略に関わる先端技術として5GやAI、自動運転が挙げられます。このいずれにおいても、競争力を実現するには高性能な電気的特性を備えた集積回路が不可欠で、各国の威信をかけた半導体産業の攻防が行われています。また、半導体業界では１兆円を超す金額の買収劇が繰り返され、企業の生き残りも熾烈です。
では、どうして半導体工程で生産する集積回路が国家やグローバル企業の命運を懸ける対象となるのでしょうか。それは先端技術が必須の分野で、集積回路が競争力を生み出し価値を創出するからです。集積回路を満足に活用できなければ、国の安全保障、企業の生死に関わるということです。そこで今回は、半導体工程の概要を解説します。
1. 半導体工程で製造される集積回路
半導体工程で製造される集積回路は、外形が小型で体積・面積あたりの実装効率がよく、多くの回路・機能を内蔵して、大量のデータを短時間で高精度に処理できます。これらを満たしながら相対的に消費電力と発熱が小さく、独自の処理方式を実現できる仕組みが内蔵されています。
しかしこれらの全てを満すのは困難で、このいくつかを満足するものが集積回路の実態です。集積回路を活用することでライバルに先駆けて新機能や性能改善で製品価値を増すことも、部品コスト削減や小型化により製品コストを抑えることも可能となります。
集積回路のチップは、配線やトランジスタをウェハー上に配置して回路を形成したものです。IC(Integrated circuit)・LSI・VLSIと呼ばれ、これを製造するには配線回路を設計します。前述のように設計した回路を半導体ウェハー表面に形成する前工程：クリーンルーム、次に、チップに切り出して組立てを行う後工程で完成です。
2. 半導体工程とは
（１）前工程
半導体開発は一般的な製造と同様に設計から始まります。半導体チップは、集積度の高い集積回路で、チップの上から回路を見ても大変複雑です。シリコンウエハーのチップ上に数十億個のトランジスタが集積されていて、1個のトランジスタは、光学顕微鏡でさえ見ることができません。それを観察するには電子顕微鏡が必要です。
回路パターンを形成するには多くの工程を通ります。多結晶シリコンのパターンを描くだけでも多くの工程を通ります。その後はソースとドレインの領域を形成するためのヒ素のイオン注入、アニール、電極形成などの工程を経てトランジスタ1個の工程が終わります。
実際の製品では、素子同士を分離するための絶縁膜を形成しなければなりません。また、ソースやドレインの領域形成、配線は10層程度の多層配線もあります。最先端の半導体工程では、3次元構造も形成しなければならないため、工程はさらに複雑です。このため生産投入から製品の完成まで前工程で１ヶ月から２ヶ月くらいかかります。
ウエハーは半導体製造工程のシリコン素材で出来ているウエハーに電気回路を作る工程です。この工程は、クリーンルームでの業務です。
クリーンルームとは、汚れやほこりなどが一切ない部屋を指します。クリーンルームでの業務内容は様々ですが、ここで作業を行う人はクリーンスーツの着用が求められます。半導体製造は精密機器で、ほこりや汚れが原因で不良品となります。ちなみにここで作業をする際には化粧がNGの場合もあります。
（２）後工程
前工程に続いて後工程と呼ばれるパッケージング工程があります。パッケージングは言葉通り、半導体を組み立てる工程です。前工程で行ったウエハー処理の電気回路をチップに切断する作業・ワイヤボンディング・樹脂を入れる工程です。組み立て工程もさまざまな装置を使います。ダイシング装置（ウエーハを一つ一つのチップにする装置）、ワイヤボンディング...
