半導体製造産業チェーンにおける材料の 3 つの主要なカテゴリは何ですか?

半導体とは、室温において導体と絶縁体の間に電気伝導性を有する物質を指し、科学技術や経済の分野で重要な役割を果たしています。分類に関しては、半導体は集積回路、ディスクリートデバイス、光オプトエレクトロニクス、およびセンサーに分類でき、その中で集積回路が最大の割合を占め、80%以上を占めます。残りは個別デバイス、オプトエレクトロニクス、センサーで占められており、これらは総称して D-O-S と呼ばれます。特定の製品に細分すると、集積回路はデジタルチップとアナログチップに分けることができ、デジタル回路にはロジックチップ、メモリ、マイクロプロセッサが含まれ、アナログチップには主に電源管理チップとシグナルチェーンが含まれます。

出典参照 1

材料の観点から見ると、半導体産業に関連する材料には主に 3 つのカテゴリがあります。

マトリックス材料；２． 2. 材料の製造。梱包材は3点。

出典参照 2

1. マトリックス材料

シリコンウェーハ

チップの材質の違いにより、シリコンウェーハ（第一世代半導体）と化合物半導体に分けられます。中でもシリコンウェーハは最も広く使われており、ICの製造工程において最も重要な原材料です。シリコンウェーハはすべて単結晶シリコンウェーハであり、パワーエレクトロニクスに適用されるシリコン材料の純度はさらに高く、通常は11N以上の純度が必要となります。

半導体化合物 

化合物半導体とは、主にガリウムヒ素（GaAs）、リン酸インジウム（InP）、窒化ガリウム（GaN）、炭化ケイ素（SiC）およびその他の第二世代および第三世代の半導体を指します。これに対し、第一世代の単一半導体（シリコン（Si）など）と比較して、 ）、ゲルマニウム（Ge）半導体）、化合物半導体は高周波性能、高温性能に優れたものが多い。

第 1 世代：シリコンとゲルマニウムの応用によりデジタル回路および関連産業の台頭が促進され、現在の代表的な製品はシリコンです。第二世代：ガリウムヒ素とリン酸インジウムの応用により、通信など一連の産業の発展を促進。第3世代：窒化ガリウムや炭化ケイ素などの半導体材料の応用。半導体照明、ディスプレイ、電気自動車などの一連の産業の発展を直接促進します。

第3世代半導体のホットスポットの方向性

2. 材料の製造

研磨材

半導体の研磨材とは、一般的にCMP化学機械研磨のプロセスで使用される材質を指します。 CMP 研磨は、ウェーハを全体的に均一に平坦化するための重要なプロセスです。

研磨材は一般に研磨パッド、研磨液、レギュレーター、クリーナーに分類できますが、最初の 2 つが最も重要です。研磨パッドの材質はポリウレタンやポリエステルに飽和ポリエステルを添加したものが一般的で、研磨液は一般に超微粒子固体粒子砥粒（ナノスケールシリカ、アルミナ粒子など）、界面活性剤、安定剤、酸化剤などで構成されています。

フォトレジスト 

フォトレジストとも呼ばれるフォトレジストは、光に敏感な混合液体です。その成分には、光開始剤 (感光剤、光生成酸を含む)、フォトレジスト樹脂、モノマー、溶媒、その他の添加剤が含まれます。フォトレジストは、光化学反応や露光、現像などの写真プロセスを経て、フォトマスク（マスク）から加工対象の基板に必要な微細なグラフィックスを転写することができます。使用シナリオに応じて、処理される基板は集積回路材料、ディスプレイ パネル材料 (LCD)、またはプリント回路基板 (PCB) になります。フォトレジストによって特徴付けられ、ポジ型フォトレジストとネガ型フォトレジストに分けられます。

技術的な難しさの点から：PCBフォトレジスト

フォトレジストに属するマイクロエレクトロニクス化学品は、典型的な技術集約型産業である電子産業と化学産業の交差点分野です。マイクロエレクトロニクス化学品事業に携わるには、製造プロセスに合わせた混合技術、分離技術、精製技術、分析・検査技術、環境処理・監視技術など、エレクトロニクス産業のフロンティア発展に合わせた重要な生産技術が必要です。フォトレジストの技術の壁には、配合技術、品質管理技術、原料技術などがあります。配合技術はフォトレジスト機能の核心であり、品質管理技術はフォトレジスト性能の安定性を確保し、高品質の原料はフォトレジスト性能の基礎です。

マスク

この業界は、ライトマスク、フォトマスク、リソグラフィックマスクとしても知られています。材質：石英ガラス、金属クロム、感光性接着剤。この製品は基板として石英ガラスでできており、その上に金属クロムと感光性材料となるフォトポリマーの層がメッキされています。設計された回路グラフィックスは、電子レーザー装置を介してフォトポリマーに露光され、露光された領域が現像されて金属クロム上に回路グラフィックスが形成され、露光されたネガと同様のフォトマスクが形成され、その後集積回路に適用されます。投影と位置決めのために、投影された回路のフォトエッチングが集積回路フォトリソグラフィー装置によって実行されます。次に、集積回路の位置決めの投影と、集積回路フォトリソグラフィー装置による投影された回路のフォトエッチングに適用されます。その製造および処理手順は、露光、現像、光重合、そして最後にフォトエッチングに適用されます。

写真は半導体の中核技術部分です

スパッタリングターゲット

スパッタリング膜によって調製されたソース材料は、スパッタリングターゲットとしても知られ、特に物理蒸着（Physical_Vapor_Deposition）、PVDコンポーネント製造プロセスで使用される高純度スパッタリングターゲットは、ウェハ、パネル、太陽電池やその他の表面電子フィルム。真空状態では、加速されたイオンが固体表面に衝突し、原子が運動量を交換するため、固体表面の原子が固体から離れ、基板表面に堆積して必要な膜が形成されます。このプロセスはスパッタリングと呼ばれます。衝撃を受けた固体は膜を堆積するためのソース材料であり、ターゲットとも呼ばれます。

半導体チップの単一素子は基板、絶縁層、誘電体層、導体層、保護層で構成されており、このうち媒体層、導体層、さらに保護層はスパッタリングコーティング工程で使用されます。集積回路分野におけるコーティングターゲットには、主にアルミニウムターゲット、チタンターゲット、銅ターゲット、タンタルターゲット、タングステン、チタンターゲットなどがあり、ターゲット材料には一般に5N（99.999％）以上の高純度が要求されます。

ウェットケミカル

ウェット電子化学薬品は、一般に超清浄高純度試薬としても知られ、半導体製造プロセスで使用されるさまざまな高純度化学試薬を指します。目的に応じて一般化学品と機能性化学品に分けることができます。このうち一般化学品とは、一般に高純度の純水、フッ酸、硫酸、リン酸、硝酸、その他の一般的な試薬などの高純度の純粋な化学溶媒を指します。 。

ウェーハの製造プロセスでは、主に粒子、有機残留物、金属イオン、自然酸化層、その他の汚染物質を洗浄するために高純度の化学溶剤が使用されます。機能性薬品とは、エッチングやスパッタリングなどのプロセスでよく使用される現像液、剥離液、洗浄液、エッチング液など、製造工程における特殊な機能を実現し、特殊なプロセス要件を満たす配合薬品のことをいいます。リンク。

電子特殊ガス

電子特殊ガスとは、半導体チップの製造工程で使用する必要のあるあらゆる種類の特殊ガスを指します。ガスの化学組成により、一般ガスと特殊ガスに分けられます。また、用途に応じてドーピングガス、エピタキシャルガス、イオン注入ガス、発光ダイオードガス、エッチングガス、化学気相成長ガス、バランスガスに分けることができます。高純度試薬と同様に、電子特殊ガスもガス純度に対する要求が非常に高く、基本的に不純物含有量が ppt 以下であることが必要です。これは、IC 回路のサイズがナノレベルに達しており、ガス中に微量の不純物が残留すると、半導体のショートや配線の損傷を引き起こす可能性があるためです。

3. 梱包材

半導体パッケージングとは、製品モデルと機能要件に従って、テストされたウェーハを処理して独立したチップを得るプロセスを指します。パッケージングプロセス全体に必要な材料には、主にチップボンディング材料、セラミックパッケージ材料、ボンディングワイヤ、リードフレーム、パッケージ基板、切断材料などが含まれます。

結合材

結合材とは、パイプコアとベースや実装基板とを接合技術により接続する材料です。物理的および化学的特性の点では、高い機械的強度、安定した化学的性能、導電性および熱伝導性、低い硬化温度、および強力な操作性の要件を満たさなければなりません。実用化における主な接合技術としては、銀ペースト接合技術、低融点ガラス接合技術、導電性接着技術、接合技術、エポキシ接着技術、共結晶溶接技術などがあります。

パッケージ基板

パッケージング材は主にチップの保護と下部回路基板の接続の役割を果たします。完全なチップは、ネイキッド チップとパッケージ本体で構成されます。パッケージ基板はチップを保護、固定、サポートすることができます。

パッケージング基板は有機、無機、複合材料に分類でき、パッケージング分野ごとに長所と短所があります。有機基板は誘電率が低く、加工が容易で、熱伝導率の要件が低い高周波信号伝送に適しています。セラミック支持体を備えた無機基板、優れた耐熱性、容易な配線と寸法安定性、ただしコストと材料毒性が限定的。複合基板は、さまざまな要求特性に応じてさまざまな有機材料と無機材料を使用します。

セラミック包装材

セラミックパッケージ材料は電子パッケージ材料の一種であり、機械的サポート、環境シール、放熱などの機能を担うために使用されます。セラミック製の包装材は、金属製の包装材やプラスチック製の包装材と比較して、耐湿性、線膨張率、熱伝導率が良好で、電熱機械等での性能が非常に安定しているが、加工コストが高く、脆性が高いという欠点がある。

材料の切断

Wafsliceは、ウェーハ製造の後工程である半導体チップの製造工程において欠かせない工程です。チップのウェーハ全体は、チップのサイズに応じて 1 つのチップ (ダイ) に分割され、これをウェーハ スライスと呼びます。

初期のウェーハはスクライビング システムによってスクライブ (切断) されていましたが、現在でもこの方法は世界のチップ切断市場、特に非集積回路ウェーハのスクライビングの分野で大きなシェアを占めています。ウェーハのスライス方法としては、ダイヤモンドソーブレード（砥石）スライス法が一般的です。新しいタイプのレーザーウェーハスライスは非接触処理に属し、ウェーハに機械的ストレスを発生させず、ウェーハへのダメージが少なくなります。レーザーの焦点が合うため、焦点をサブマイクロメートル程度に小さくすることができるため、ウェーハの微細加工が向上します。

リードフレームと接合材

集積回路のチップキャリアとしてのリードフレームは、ボンディング材料（金線、アルミニウム線、銅線）を備えた一種であり、チップの内部回路のリード端と外部リードの電気接続であり、電気回路の重要な構造を形成し、役割を果たします。ブリッジや外部配線接続の役割を担う半導体集積ブロックの多くはリードフレームを使用する必要があり、電子情報産業における重要な基礎材料です。

リードフレームに使用される銅合金は、銅一鉄、銅一ニッケルシリコン、銅一クロム、銅一ニッケル一錫（JK-2合金）などに大別されます。従来の二元合金よりも優れたパフォーマンスを実現します。

参照：

1.半導体材料特別レポート;東莞証券.

半導体材料特別レポート ３．国信証券。

3. ICウエハダイシングの精密ナイフ法を普及させる。ウー・チュアンビンさんのブログ。

この記事はpowder360からの転載です。