半導体プロセス工学

Semi-conductor Processing Engineering30

9973422

73ELELD301

大西　和博

Kazuhiro Onishi

2026年度前期

2026年度

①First semester

水曜5限

創域理工学部　電気電子情報工学科

Department of Electrical Engineering, Faculty of Science and Technology

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

2022年の生成AIの登場以降、その進展は目覚ましく、そのポイントは我々の生活の周りへの実装に移行しつつある。半導体はその根幹を支える重要な技術であり、半導体産業も改めて世界で・日本で盛り上がりを見せている。
本講義では、Si半導体デバイス、および大規模集積回路(LSI)の製造プロセス技術の基礎を学び、併せて、パッケージ・テスト・信頼性および設計技術の概要にも触れ、技術体系全体を見渡す。これら技術によって実現されるSi半導体産業とSi半導体の使われ方についての概要・全体像を理解し、生きた産業を支える技術体系としての半導体プロセス工学の意義を理解する。
国家安全保障の意味からも重要度を増す半導体産業の昨今の状況についても簡単に触れ、身近な問題としてより理解を深めてもらう。

Si半導体デバイスおよび大規模集積回路(LSI)の製造プロセス技術に対する基礎的な理解力を身につける。併せて、Si半導体産業とSi半導体の使われ方の概要を理解し、生きた産業を支える技術体系としての半導体プロセス工学の意義を理解する。本科目は本学科のディプロマポリシー「電気工学、電子工学、情報通信工学の学問分野に共通した基礎学力と、その上に立つ各分野の専門知識」に該当する科目である。

Si半導体デバイスおよび最近の大規模集積回路(LSI)の製造プロセス技術の基礎的な原理を理解し、具体的な技術の基礎を習得できるようになる。
詳細には半導体デバイス(MOSトランジスタなど）の構造、動作原理および特性、LSI製造プロセス技術（酸化、拡散、リソグラフィ、エッチング、薄膜形成など）の原理、パッケージ技術、テスト技術、信頼性技術、およびLSI設計技術の基礎を理解し、生きた産業を支える技術体系としての半導体プロセス工学を習得する。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

他学科・他学部の受講可。とくに既修得必要科目はなし。

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（準備学習）各回の授業前に1時間程度、テキスト予習、および参考文献などの授業内容に関連した部分を読んでおくこと。
（復習）各回の授業終了後にその回の講義内容の復習と課題を2時間程度実施し、理解を確実なものとすること。

毎講義後に出題する課題の評価点合計で成績評価する。満点の60％以上を合格とする

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

本講義内容は広範囲を扱うため特定の参考書を指定することはしないが、それぞれの技術領域において参考書が多数発行されているので各自の目的に応じて選択すること。

1.産業としての半導体
内容：Si半導体の特徴と用途、Si半導体業界の歴史やムーアの法則を学び、産業としての半導体の立ち位置を理解する。また、製造フローの概要を学び、以降の講義で詳細を学ぶそれぞれの技術の体系的なつながりを理解するための素地を習得する。また、昨今のAIブームに沸く半導体産業の状況についても触れる。

2.半導体デバイスの物理
内容：半導体物性の基礎知識と、半導体デバイス動作の基本原理となるpn接合について学ぶ。併せてダイオードやバイポーラトランジスタについても触れる。

3,MOSトランジスタの動作
内容：半導体産業隆盛の根幹を成すデバイスであるMOSトランジスタについて学ぶ。MOS構造とMOSトランジスタについて理解する。また、Sii酸化物という絶縁体がS半導体と抜群の相性をもつ奇跡的な材料であったことの意味を知る。またCMOSロジック回路の優れた低電力特性についても触れる。さらにムーアの法則を支えた技術則であるスケーリング則を学ぶ。

4.要素プロセス(1)
内容：微細なトランジスタをSiウエハ上に造るための基本となる加工技術、リソグラフィとドライエッチングについて学ぶ。リソグラフィ技術の進化とウエットエッチからドライエッチへの進化が、Si半導体産業の発展に寄与した働きを理解する。

5.要素プロセス(2)
内容：現代の微細トランジスタの精緻な縦構造を実現する酸化技術と成膜技術について学ぶ。酸化および成膜機構の物理が微細化の進展とSi半導体産業の発展に寄与した役割を理解する。

6.要素プロセス(3)
内容：Siへの不純物(アクセプタとドナー)導入を制御性高く実現するイオン注入技術と、注入された不純物を電気的動作させるための活性化技術(拡散技術)を学ぶ。加えて、結晶技術を学ぶ。

7.要素プロセス(4)
内容：Si半導体で形成されたトランジスタ構造同士を電気的に接続し、チップ外部との信号線や電源線を形成する配線技術について学ぶ。配線金属材料はAlからCuへとより低抵抗材料へ、また層間絶縁材料はSi酸化膜から低誘電率膜へと、新材料導入によりCR時定数の低減と微細化の両立が進展してきた。これら高速かつ低電力の半導体技術を支える配線技術の進展を理解する。

8.製造フローと生産技術
内容：前章までに学んだ要素プロセスを駆使して、Siウエハ上に大規模数量のトランジスタ構造を作りこむ製造フローについて学ぶ。小口径のSiウエハから8インチ12インチと続く大口径化の系譜についても理解する。併せて、これら製造技術が精緻なばらつき管理、品質保証まで含めた優れた生産技術によって産業化されていることを理解する。またスマートファクトリー技術についても触れる。

9.パッケージ技術
内容：Si半導体チップを電気機器に搭載するためのパッケージ技術について学ぶ。パッケージ技術の種類、パッケージ設計技術とそれを支えるパッケージ要素技術についても学ぶ。

10.テストと品質保証
内容：Si半導体産業の１つの特徴を成すテスト技術について学ぶ。大規模修正回路における動作保証を確保するためのテスト手法や技法、および品質を保証する考え方、品質管理の手法などを学ぶ。併せて、微細化の進展に伴い顕在化してきた信頼性技術の必要性についても学ぶ。

11.LSI設計技術
内容：大規模集積回路の設計技術について学ぶ。CMOS-LSI設計フロー、CMOSロジック回路、マイコン設計、およびアナログ回路設計について学び、半導体産業において製造と並んで分業が進んだLSI設計技術についての概要を理解する。

12.LSI設計ツール
内容：大規模集積回路の設計では、その大規模化の進展が激しく、設計を支えるツールが独自の発展を遂げている。LSI設計を支えるEDA（Electronic Design Automation）ツール、デバイス設計やライブラリ設計の概要について学ぶ。

13.その他の半導体デバイス
内容：半導体の製品分類を学ぶ。また、CMOSロジックを中心としたSi半導体デバイスの他にも、メモリ（NAND、DRAM）、イメージセンサ、パワーデバイスやBiCDMOSなど、他のSi半導体デバイスについて学ぶ。混載メモリを搭載したマイクロコントローラーについても触れる。

14.最新の技術トピックス
内容：最後に、半導体産業における最新の技術動向を、先端技術や技術トピックスを題材に学ぶ。併せて、Si半導体産業の発展に一定の役割を果たした技術ロードマップのこれまでとその未来の可能性や、また、半導体市場をけん引する製品の歴史と今現在の牽引役であるAIと半導体の関係について学び、今後の半導体の技術および産業の発展について自ら考える素養を養う。

15.到達度評価・総括
内容：これまでの理解度を試験により評価し、併せて授業全体のまとめを行う。

備考：すべての授業を対面で実施する。なお、事情のある場合には授業の録画視聴を許可するケースもあるので、教員に連絡すること。

企業研究所の研究・開発・製造、および、企業技術企画・経営企画部門での勤務経験を活かし、半導体デバイス・プロセス・製造・パッケージ・設計、および、半導体産業に関する講義を行う（Si半導体、集積回路関係）

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