カンタン!半導体の解説

1.ダイシング作業について

ダイシング作業とは

ダイシング後のウェーハ(拡大図)
ダイシング後のウェーハ
(拡大図)

前工程(半導体におけるパターン形成工程)終了後のウェーハを個々のペレットに分割(ダイシング)することをいいます。現在、最も多く使用されているダイシングの装置はダイサーという装置です。
ダイシング作業は、ウェーハ位置合わせ、X方向ダイシング、Y方向ダイシング、洗浄、乾燥から成りますが、最近はすべて自動で行われています。ダイシングはウェーハの下面を固定し、ダイヤモンド粉末を特殊な金属で固めた刃(ブレード)を高速回転させてスクライブエリアに溝を入れます。溝を入れる際に多量の水で切りくずを洗い流しながら作業することが大切です。

当社のダイシングのカット仕様には以下の2つがあります。

ブレード部ブレード部
  • ハーフカットダイシング…ウェーハの深さ方向の途中まで切り込みを入れる方式
  • フルカットダイシング…ウェーハの深さ方向をすべて切断する方式

今後も新素材の出現、加工品質の向上、微小な高精度加工の要求が続き、ダイシング技術の進歩は続くと思われます。

2.光の半導体とは

光半導体とは

半導体には、「電気を流すと光る」ものや「光を当てると電気を発生させる」ものがあります。これらの半導体を光半導体と呼びます。

電気を光に変えるもの

「電気を流すと光る」半導体は発光素子と呼ばれ、レーザーやLED(発光ダイオード)などの製品があります。レーザーはDVDやCDのディスクに光を当てて、画像や音のデータを読み書きするのに使われています。また、レーザーは光通信で光ファイバーに光情報を送るのに使われています。LED(発光ダイオード)は電気製品などに付いている小さく光っている部品です。消費電力が電球の1/3、蛍光灯の2/3程度で低環境負荷な製品です。
最近では、信号機にも使われ始めています。

光を電気に変えるもの

「光を当てると電気を発生させる」半導体は受光素子と呼ばれ、代表的な製品にフォトダイオードと呼ばれるものがあります。フォトダイオードもレーザーと共にDVDやCDのディスクの画像や音データの読み込みに使われています。また、フォトダイオードは光通信で光ファイバーで送られてきた光情報を受信するのに使われています。このように光半導体は目に見えない身近なところで実は、数多く使われています。

3.ダイオードとは

ダイオードとは

ダイオードとは電流を片方向に流す半導体部品です。ダイオードの素子はPN接合と呼ばれる構造を持っています。 P型半導体からの端子をアノード、N型半導体からの端子をカソードといいアノードからカソードの流れる電流のみを通して、その逆はほとんど通さないという働きがあります。この効果を整流作用といい、いいかえれば交流を直流に変換する働きのことです。

ダイオードとは

ダイオードの構造

ダイオードはSiプレーナ-構造が主流です。プレーナ-構造はMOS-LSIにも使用されており、汚染等に強く安定した性能が得られる構造です。ダイオードは最終的にはSiチップをパッケージングした状態で使用します。
パッケージングは大きく分けてガラス封止と樹脂封止があります。
ガラス封止はガラス管の中でSiチップをリード線付きの金属で挟み熱でガラスを溶かすことで Siチップをガラス管の中に密閉します。
樹脂封止はレジンモールドが主流です。リードフレームにSiチップをつけSiチップ表面からAu線をワイヤーボンディングして配線し全体をレジンで固めます。

ダイオードの用途

  • 電源装置での交流電流を直流電流にする整流器として用いられる。
  • ラジオの高周波から信号を取り出す検波用。
  • 電源のON/OFFを制御するスイッチングなどに用いられるなど

非常に広範囲な使い方をする。

4.ICとは

ICとは

ICが入っている部品

※ICが入っている部品

ICとは日本語で集積回路といい電気の部品を1cm角ぐらいの大きさに作った物の中に 電気回路を作った物です。

電気回路とは電気の信号を大きくしたり計算をする回路で またそれらを組み合わせてテレビが見れたり 音楽を聴けたりする回路です。 テレビや携帯電話の中など、電気を使うあらゆる物の中に入っています。

ICの本当の外見は金や銅など金属で覆われているので 金色をしているのですが、通常は黒いプラスチックで出来た箱※に入っていて 箱の横や下から足が出ています。

5.裏面研削・研磨について

裏面研削について

インフィード方式の研削方法

半導体の製造段階でウェーハの裏面を研削し厚さを一定のものに仕上げる作業を裏面研削(Back Grind-バックグラインド-)といいます。
最近実用化されている研削方法はインフィード方式とよばれています。
回転チャックとよばれる台の上にウェーハを吸着し上方に設置された砥石を徐々に降下させることにより所定の厚さにウェーハを削る方式です。

裏面研磨について

ポリッシング作業

ウェーハ裏面の寸法精度をくずさずにミラー面にすることをポリッシングといいます。
ポリッシング作業は、ウェーハをプレートに保持材とガイドにて固定し、定盤上のクロスに研磨剤を流して研磨します。
ポリッシングでは、以下の点が主要品質になっています。

  • ウェーハ平坦度がよいこと
  • キズ・汚れ・汚染がないこと
  • 加工歪がないこと

6.GaAsとは

化合物半導体とは

Ga(ガリュウム)とAs(砒素)の2種類の元素(Ⅲ族とⅤ族)を組み合わせた半導体素材を化合物半導体といいます。
半導体の主流は、Ⅳ族のSiが大半をしめていますが、化合物半導体は、電気信号を電波や光に、又、電波や光の信号を電気信号に変換する働きをしています。

GaAsの特長

GaAsを使用したICはSiよりも高速で動作し、消費電力も約1/3程度と少なく小型化も容易であると言われています。しかしSiに比べ高価で、基板の結晶欠陥が多く割れやすく、その為加工も難しくなっています。近年では微細加工技術の進歩によりGaAsデバイスも安価に供給されるようになってきており携帯電話など小型で高性能が要求される用途を中心に広く普及しています。

GaAsの性質

  • 物理的性質分子式 : GaAs 分子量 : 144.64融点 : 1238℃(1気圧) 密度 : 固体5.31(室温)400℃近くまで加熱すると分解し、非常に有毒な砒素蒸気を生じます。
  • 化学的性質水とはほとんど反応しませんが、水蒸気、酸、酸蒸気と反応し、有害なAsH3(アルシン)を発生します。

GaAsの毒性

GaAsは、『毒物及び劇物指定令』の中で、毒物および劇物の指定から除外されています。ただし、下記法令により有害物質に指定されているので、取り扱いには十分注意が必要です。

  • 『水質汚濁防止法(水濁法)』
  • 『廃棄物の処理及び清掃に関する法律(廃掃法)』(特別管理産業廃棄物)
  • 『農用地の土壌の汚染防止等に関する法律』