반도체 제조에서 가스의 사용 방법

반도체 산업은 매년 지속적으로 성장하는 거대한 글로벌 산업으로, 이는 고순도 가스에 대한 수요가 상응하여 증가할 것을 의미합니다.

고순도 가스의 안정적인 공급은 특히 스마트폰과 자율주행 차량 같은 선진 기술에서 반도체 제조에 있어 필수적입니다.

집적 회로를 생산하는 과정은 매우 복잡하며 모든 단계에서 30종류 이상의 다른 가스가 필요로 하여, 이는 어느 산업보다도 가장 광범위하게 가스를 사용하는 범위 중 하나입니다.

가스는 반도체 제조에서 중요한 부분으로, 반도체의 전기적 특성을 형성하기 위해 필요한 화학 반응을 일으킬 수 있습니다. 그 복잡성 때문에 제조 과정의 각 단계에서 사용되는 가스는 반도체를 올바르게 구성하기 위해 정확하고 신뢰성이 있어야 합니다.

반도체 산업이 계속 발전함에 따라 프로세스에서 사용되는 가스도 발전하고 있습니다. 사용되는 주요 가스 중에는 질소, 산소, 아르곤 및 수소가 포함됩니다. 우리는 이들의 역할을 제조 과정에서 더 깊이 논의하겠습니다.

질소

질소는 용이하게 구할 수 있고 화학적으로 불활성인 특성 때문에 반도체 제조 공정의 각 단계에서 주로 사용되는 가스입니다. 하지만 주된 용도는 퓨징 과정입니다. 이 단계에서 질소는 장비와 도구들에 남아있는 산소를 제거하기 위해 모든 통로와 파이프 네트워크를 씻어내는 데 사용됩니다. 이를 통해 공정을 오염시킬 수 있는 다른 가스로부터 보호합니다.

또한, 전체 공정에서 질소의 사용량이 많기 때문에 대부분의 반도체 공장은 현장에 질소 생성기를 설치하고 있습니다. 더욱 중요한 점은, 고급 스마트폰 및 기타 기술의 생산 증가로 인해 비용을 낮추면서도 높은 수요를 충족해야 한다는 것입니다.

질소가 도구, 공간 및 파이프라인을 잠재적인 습기, 화학적 오염물질 및 입자로부터 보호한다고 말할 수 있습니다. 처음부터 끝까지 전 과정에서 사용되는 필수 가스이기 때문에 현장에 발전기를 설치하는 것이 당연하다고 할 수 있습니다.

산소

당신이 아시다시피, 산소는 산화제이므로 침착 반응을 일으키기 위해 필수적입니다. 이는 확산 마스크와 같은 공정의 다양한 요소에 대한 실리콘 산화물 층을 성장시키는 데 사용됩니다.

반도체 제조에 산소가 사용될 때, 가스는 어떠한 불순물도 장치의 생산 및 성능에 영향을 미치지 않도록 초고순도여야 합니다.

에칭 과정 중 산소는 추가로 생성된 물질 폐기물을 제거하는 데도 사용됩니다. 또한 어떤 에칭 패턴이든 영구적으로 만들 수 있습니다.

마지막으로, 산소는 제품 품질에 변화를 줄 수 있는 산화 반응을 통해 반응성 가스를 중화시키는 데도 도움을 줍니다. 따라서 질소와 마찬가지로 산소도 오염이 발생하지 않도록 돕습니다.

아르곤

아르곤은 주로 자외선 리소그래피 레이저에서 사용되며, 반도체 칩 상의 가장 작은 패턴을 만드는 데 사용됩니다.

필요한 실리콘 웨이퍼를 제조하는 동안, 아르곤 가스는 웨이퍼 상에서 형성된 실리콘結晶이 고온 성장 과정 중 산소 및 질소와의 잠재적인 반응으로부터 보호하기 위해 사용됩니다.

또한 아르곤은 매우 비활성 가스이므로 금속 스퍼터링 증착에 대한 비반응 환경을 제공하기 위해 사용됩니다. 때로는 질소의 반응성이 너무 강해 금속 나이트라이드가 형성될 수 있습니다.

또한 액체 아르곤은 가장 작은 칩과 가장 섬세한 칩을 청소하기 위해 도구와 함께 사용됩니다.

수소

수소의 반도체 제조 사용량은 더 높은 수요로 인해 증가할 수 있습니다. 특히 광각상 공정에서 수소는 화학적 주석과 반응하여 주석 하이드라이드를 생성하기 위해 사용됩니다. 주석 하이드라이드는 값비싼 광학 요소에 축적이 일어나지 않도록 필요합니다.

증착 공정에서 실리콘 및 실리콘 게르마늄의 에피택셜 증착에 사용되며, 안내 공정을 통해 표면 준비에도 사용됩니다.

수소는 기존의 박막을 수정하기 위해 새로운 산화층을 형성하는 데 사용됩니다. 이 과정은 고압 및 고온 환경에서 이루어지며, 이는 유량, 온도 및 압력의 제어가 매우 중요하다는 것을 의미합니다.

또한 수소는 가스가 극도로 독성이므로 분해를 조절하는 데 도움을 주기 위해 도핑 단계에서도 사용됩니다. 그래서 그들은 누출을 방지할 수 있는 장치에 저장되어야 합니다.

이보란도 도핑 공정에서 사용되는 화학 물질이지만 열적 불안정성 때문에 천천히 분해되기 때문에 안정화를 위해 수소가 필요합니다.

일상 생활 속 반도체

반도체는 컴퓨터, 스마트폰, 텔레비전과 같은 다양한 일상 기기뿐만 아니라 의료 장비, 군사 시스템 등 선진 기술 및 기타 많은 응용 분야에도 사용됩니다.

우리의 일상생활에서 그들에 대해 인식하지 못할 수 있지만, 매일 사용하는 기기들 속에 존재하기 때문입니다. 반도체가 없다면 우리는 많은 일을 할 수 없을 것입니다. 반도체 기술의 발전으로 더 신뢰할 수 있고 지능적이며 소형화된 형태로 발전하게 될 것입니다.

통신, 교통 및 엔터테인먼트 분야 등 반도체가 우리에게 해 준 일은 이에 불과합니다. 미래 기술과 혁신을 주도하며 우리가 상상하지 못한 일을 가능하게 만들 것입니다.