반도체 제조에서 초고순도 가스의 보급!

반도체 공급망 전반에 걸쳐 초고순도 가스는 필수적입니다. 실제로 일반적인 반도체 공장의 경우 고순도 가스는 실리콘 다음으로 가장 큰 재료 비용입니다. 글로벌 칩 부족 현상 이후, 산업은 사상 최대 속도로 확장하고 있으며, 이에 따라 고순도 가스에 대한 수요도 증가하고 있습니다.

반도체 제조에서 가장 일반적으로 사용되는 대량 가스는 질소, 헬륨, 수소 및 아르곤입니다.

질소

질소는 지구 대기의 78%를 차지하며 매우 풍부합니다. 또한 화학적으로 불활성이고 전도성이 없습니다. 그 결과, 질소는 경제적인 불활성 가스로서 여러 산업에서 널리 사용되고 있습니다.

반도체 산업은 질소의 주요 소비자 중 하나입니다. 현대의 반도체 제조 공장은 시간당 최대 5만 입방미터의 질소를 사용할 것으로 예상됩니다. 반도체 제조에서 질소는 보편적인 불활성화 및 정화 가스로 작용하여 공기 중 반응성 산소와 습기로부터 민감한 실리콘 웨이퍼를 보호합니다.

헬륨

헬륨은隋성 가스입니다. 이는 헬륨이 질소처럼 화학적으로隋성이지만, 추가적으로 높은 열 전도도를 가지고 있다는 장점이 있습니다. 이는 특히 반도체 제조에서 유용하게 사용되어 고에너지 공정으로부터 열을 효율적으로 배출하고 열 손상 및 불필요한 화학 반응을 방지합니다.

수소

수소는 전자 제품 제조 과정 전반에 걸쳐 널리 사용되며, 반도체 생산도 예외가 아닙니다. 특히 수소는 다음 용도로 사용됩니다:

회복 처리: 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 고온으로 가열된 후 천천히 식혀서 결정 구조를 복구(회복)합니다. 수소는 웨이퍼에 열을 균일하게 전달하고 결정 구조의 복구를 돕는 데 사용됩니다.

상 epitaxy: 초고순도 수소는 실리콘 및 게르마늄과 같은 반도체 재료의 epitaxy 증착 공정에서 환원제로 사용됩니다.

증착: 수소는 규소 필름에 도핑되어 원자 구조를 더 무질서하게 만들 수 있으며, 이는 저항을 증가시키는 데 도움을 줍니다.

플라즈마 청소: 수소 플라즈마는 UV 리소그래피에서 사용되는 광원의 주석 오염을 제거하는 데 특히 효과적입니다.

아르곤

아르곤은 다른 희귀 가스이므로 질소와 헬륨과 마찬가지로 낮은 반응성을 나타냅니다. 그러나 아르곤의 낮은 이온화 에너지는 반도체 응용 분야에서 유용하게 만듭니다. 상대적으로 쉽게 이온화되기 때문에 아르곤은 반도체 제조에서 식각 및 증착 반응의 주 플라즈마 가스로 자주 사용됩니다. 또한 아르곤은 UV 리소그래피용 엑시머 레이저에서도 사용됩니다.

왜 순도가 중요한가

일반적으로 반도체 기술의 발전은 크기 축소를 통해 이루어졌으며, 새로운 세대의 반도체 기술은 더 작은 특성 크기를 특징으로 합니다. 이는 여러 가지 이점을 제공합니다: 주어진 부피당 더 많은 트랜지스터, 향상된 전류, 낮은 전력 소비 및 더 빠른 스위칭 속도.

그러나 임계 크기가 줄어들수록 반도체 장치는 점점 복잡해집니다. 개별 원자의 위치가 중요한 세계에서, 오류 용인 한계는 매우 엄격합니다. 그 결과, 현대의 반도체 공정에서는 가능한 한 가장 순도가 높은 공정 가스가 필요합니다.

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