目次

はじめに

第１章　半導体工場の敷地内を歩いてみると

01 半導体工場を鳥瞰すると
　　──工場棟、事務棟、工場周りの配電設備、タンク……
02 ラインを総チェック
　　── 拡散ライン〜検査・選別ラインまで
03 組織図はどうなっている？
　　── 工場長の下に生産技術部、設備技術部などが連なる
04 工場の立地条件
　　── 水、電気、高速道路、そして意外な必須条件も……
05 変電所設備をもつ半導体工場
　　── 停電対策のあの手、この手
06 薬液・ガスの供給・廃棄システム
　　── 大量に使う窒素ガスは「空中」から供給することも

コラム　半導体メーカー ── 社名あれこれ

第２章　ⅠＣはこうして作られる

01「半導体」とは何か
　　── 半分だけ導電体？
02 ⅠＣができるまで
　　── 前工程、後工程を概観すると
03 前工程❶「ＦＥＯＬ」
　　── ウエーハ上に素子を作り込む工程
04 前工程❷「ＢＥＯＬ」
　　── 素子間を金属配線で接続する工程
05 シリコンウエーハ
　　── イレブン・ナインの純度にまで仕上げる
06 薄膜の作り方、載せ方は
　　── 薄膜を何層にも重ねて作る
07 電子回路をどう焼き込むのか
　　── 回路パターンと写真焼き込み
08 エッチング工程で形状加工する
　　── 材料薄膜を加工する
09 99・9…の純度の中に不純物を？
　　── なぜわざわざ不純物を入れるのか？
10 ウエーハを熱処理する
　　── 熱処理の目的と主な工程
11 表面を平坦化させるＣＭＰ工程
　　── ウエーハ表面に凹凸があると信頼性に難

第３章　ⅠＣづくりを支える裏方プロセスを追う

01 洗浄でゴミを徹底的に取り除く
　　── 化学的な分解、物理的な除去の２つの方法がある
02 洗浄後は「リンス→乾燥」
　　── リンスは超純水、水分は吹き飛ばす
03 配線は象嵌細工技術で
　　── ダマシンプロセスのルーツは金工象嵌
04 ⅠＣチップは全量検査
　　── ウエーハ検査工程でのチェック法
05「冗長回路」という保険の導入
　　──「万が一」に備えた予備メモリのしくみ
06 チップに切り分けるダイシング
　　── 人間の髪の毛を10本に切り分ける
07 ケースにマウントする
　　── パッケージに精確に収める作業
08 ボンディングで金線接続
　　── わずか100分の１秒の世界
09 リード表面処理
　　── 外装メッキで強度向上、錆の防止効果
10 チップを保護する「封止」
　　── 気体や液体の侵入からチップを守る
11 リード端子の加工成形
　　── パッケージに合わせて加工する
12 チップ識別の「捺印」
　　── いつ、どこで、どのように製造されたか

コラム　シリコンメーカーとＥＤＡベンダー

第４章　原材料や機械・設備について知っておこう

01 シリコンをなぜ輸入する？
　　── アルミと並ぶ「電気の缶詰」
02 装置を工場に導入する一部始終
　　── 装置メーカーにノウハウがたまるしかけ
03 装置が同じなら、同一のⅠＣが？
　　── 無数の組合せから「レシピ」が作られる
04 ⅠＣの原価率はこうなっている
　　── 月２万枚の製造で3000億円を投資すると
05 原材料の保管期間はバラバラ
　　── 薬液類は温度・湿度で微妙に変化する
06 なぜウエーハ周辺部を使わない？
　　── エッジ・エクスクルージョン
07 超純水は工場ごとにブレンド
　　── 原水から超純水ができるまで
08 超純水はどれくらい純粋？
　　── 一律の基準値はないけれど
09 薬液、ガスのグレード、純度は
　　── ２Ｎ５は「99・5％」の純度を示す
10 設備稼働率を計算する
　　── 設備がどの程度有効に稼働しているか
11 シランガスは自然発火する危険物
　　── 半導体産業の興隆で急に使われ始めたガス
12「水素爆発」は半導体工場でも
　　── 原子力発電所と半導体工場の類似点
13「露光技術」は微細化の中核
　　── パターン転写の要の技術
14 バッチ処理から枚葉処理へ
　　── 微細化に有利な枚葉処理
15 加熱処理も「急速熱処理」へ
　　── 短時間の熱処理が求められる

コラム　超純水、フォトレジスト、マスクの主要メーカー

第５章　検査でのミス発見法、出荷する方法

01 不良品をどう見つける？
　　── 検査工程のキホンは「全数調査」
02 パッケージ前に出荷されるＫＧＤ
　　── ＭＣＰに必要なベアダイ
03 ⅠＣのサンプル
　　── 開発時から量産時までのサンプルの種類
04 信頼性試験とスクリーニング
　　── 加速試験で寿命を見積もる
05 同一仕様でも動作速度に差が？
　　── プレミアＬＳⅠは検査工程で区分する
06 ⅠＣの出荷・梱包での注意点
　　── 顧客に出荷する際の３つの収納ケース
07 半導体商社と直販で販売
　　── 半導体商社＝セールスレップ＋ディストリビュータ
08 クレーム対応でチップの改善へ
　　── 製造履歴を遡って調べることも

第６章　知られざる工場内の「御法度・ルール」

01 半導体工場の交替制勤務
　　── １年365日・24時間のフル稼働
02 ロボットとリニア搬送で動く
　　── ヒューマンエラーをなくし、効率化を図る
03 号機指定・群管理
　　── 精密機械だからこそ、個体差が出る
04 パーティクルがⅠＣをオシャカに
　　── どのくらいのゴミが問題になるのか
05 ＣⅠＭの３つの役割
　　── 半導体生産の効率、品質向上を実現する
06 統計的工程管理が支えるもの
　　── 安定した製品の実現と品質の作り込み
07 傾向管理で異常兆候をキャッチ
　　── ＳＰＣの管理法
08 産廃業者の不法投棄の責任は自社に
　　── 会社のイメージ失墜に至る
09 クリーンルームの清浄度
　　── ＪⅠＳ規格では「クラス１〜９」
10 クリーンルームに入る儀式
　　── 手で軽く全身を叩いて、２〜３回、身体を回転
11 クリーンルームの構造と使い方
　　── 大部屋方式とベイ方式
12「局所クリーン化」戦略
　　── クリーンルームのコストを抑える知恵
13 クリーンルームは宇宙実験棟？
　　── 黄色の照明、特殊な筆記具
14 ラインを特急・急行・普通が走る
　　── 製造工期の異なる商品が混流しすぎると……

コラム　クリーンルームの関連企業

第７章　働く人々のホンネ ── 工場は人でもっている！

01 アイデアは喫煙室で生まれる
　　── 独特な雰囲気の異次元空間
02 工場ツアーは原則「お断わり」
　　── 製造ラインへの入室は「秘密保持契約」を結んで
03 カイゼンは半導体工場でも
　　── 提案を審査し、等級を決定
04 さまざまな非正社員が働いている
　　── スキルの高い人材を得やすい特定派遣社員
05 チェックに次ぐチェック
　　── クルマ、医療器具に使われるだけに厳正に
06 どんな資格が必要となるか？
　　── 電気取扱、フォークリフト、溶剤、防火……

第８章　知られざる半導体工場の秘密

01 タテ型の「炉」が主流の理由
　　── フットプリント、ウエーハの支持、移載の容易さ
02 ウエット洗浄以外の洗浄方法
　　── 目的・用途に応じて使い分ける
03 歩留まりって、なんだ？
　　── １枚のウエーハから何個の良品チップが得られるか
04 ロットサイズが生産性に影響
　　── 小ロットならサイクルタイムは短くなるか？
05 クリーンスーツの色分け
　　── 瞬時に相手を見分けるために
06 ガスボンベ室の工夫
　　── なぜ天井の耐圧を弱くしてあるのか？
07 静電気対策に知恵を絞る
　　── CO２を水に混ぜる？
08 クリーンルーム見学を楽しむ法
　　── 知っていると工場のスポットごとの特色もわかる
09 定期点検では何がチェックされる
　　── 毎日の検査、１ヶ月検査、６ヶ月検査……
10 装置のレベルを揃えておく
　　── ラインバランスを整えると生産性が上がる
11 半導体工場のゼロ・エミッション
　　── 地球にやさしい循環型産業をめざして
12 半導体メーカーに見る「戦略」の違い
　　── インテル、サムスン、ＴＳＭＣ
13 装置メーカーから情報が漏れた？
　　── 蜜月から一気に不信へ？
14 いざというときの電源対策
　　── 電源不足時における優先度
15 クリーンルーム健康調査
　　── おざなりな工場視察団

第９章　変貌を遂げる半導体工場

01 半導体産業を取り巻く大きな変化
　　── ＴＳＭＣとラピダスに注目
02 半導体工場の建設ラッシュ
　　── 日米欧の各国の矢継ぎ早の動き
03 期待される次世代の革新技術
　　── 超微細露光、ＧＡＡ、裏面電源ＢＳＰＤＮ
04「中工程」の登場と３D積層化
　　── 注目集めるＨＢＭ、チップレット
05 ＡⅠで目指すは半導体工場の全自動化
　　── デジタルツインが鍵を握る

さくいん

著者

菊地 正典（きくち・まさのり）
1944年樺太生まれ。東京大学工学部物理工学科を卒業。日本電気（株）に入社以来、一貫して半導体関係業務に従事。半導体デバイスとプロセスの開発と生産技術を経験後、同社半導体事業グループの統括部長、主席技師長を歴任。（社）日本半導体製造装置協会専務理事を経て、2007年８月から（株）半導体エネルギー研究所顧問。2024年７月から内外テック（株）顧問。著書に『入門ビジュアルテクノロジー 最新 半導体のすべて』『図解でわかる 電子回路』『プロ技術者になる エンジニアの勉強法』（日本実業出版社）、『半導体・ICのすべて』（電波新聞社）、『「電気」のキホン』『「半導体」のキホン』『IoTを支える技術』（SBクリエイティブ）、『史上最強 図解 これならわかる！電子回路』（ナツメ社）、『新・半導体産業のすべて』（ダイヤモンド社）など多数。