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第7弾、電気の通り道を作る「金属配線工程」

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반도체 8대 공정 7탄
반도체 8대 공정 7탄

半導体は電気を通す「導体」と電気を通さない「不導体」の特性を両方持っています。 純粋なケイ素に不純物を入れるイオン注入工程(Ion Implantation)を通じて導電性を持つようになった半導体は、必要に応じて電気を流したり、または流れないように調整することができます。 フォト、エッチング、イオン注入、蒸着工程を繰り返してウェハ上に数多くの半導体回路が作られます。 この回路が作動するには、外から電気信号を与える必要があります。 信号が伝わりやすいように、半導体回路のパターンに沿って電気の通り道(金属線)をつなげる作業を金属配線工程といいます。 電気の通り道をつなげる金属配線工程 金属配線工程は電気がよく流れる金属の性質を利用します。 半導体の回路パターンに沿って金属線(Metal Line)をつなげていく過程です。 この金属配線工程には、どんな金属でも使えるわけではありません。 半導体に入る金属材料は、次のような条件を満たす必要があります。
반도체 8대 공정] 7탄2
반도체 8대 공정] 7탄2

この条件を満たす代表的な金属としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タングステン(W)などがあります。 では、実際の金属配線工程はどのように行われるのでしょうか。
반도체 8대 공정 7탄3
반도체 8대 공정 7탄3

半導体の金属配線材料として代表的なのは、アルミニウム(Al)です。 酸化膜(Silicon Dioxide)との密着性が高く、加工性に優れているためです。 しかし、アルミニウム(Al)はシリコン(Si)と会うと、互いに混ざろうとする性質を持っています。 そのため、シリコンウェハの場合、アルミニウムの配線過程で接合部が破壊される現象が生じることがあります。 こうした現象を防ぐために、アルミニウムとウェハの接合部の間に障壁(Barrier)となる金属を蒸着します。これをバリアメタル(Barrier Metal)といいます。 二重に薄膜を形成することで、接合部が破壊されるのを防ぐことができます。 金属配線も蒸着によって行われます。 金属を真空チャンバーに入れ、低い圧力で沸騰させたり電気的衝撃を与えると、金属は蒸気の状態になります。 このとき、ウェハを真空チャンバーに入れると、薄い金属膜が形成されます。 半導体工程では微細化が進んでおり、日々の研究開発を通じて半導体工程は変化し続けています。 金属配線工程においても、狭い領域に均一の薄膜を形成できるように、化学気相成長法(CVD)への転換が進んでいます。 ここまで、1つの半導体を作るために、ウェハを製造し、回路パターンを設計して加工する過程についてお伝えしました。 次回は、このような過程を経て完成した半導体製品となるための最終段階、テストとパッケージングについてご紹介します。
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