상대적으로 생산 공정이 발전된 반도체 웨이퍼 파운드리의 제조 공정에서는 거의 50가지 종류의 가스가 필요합니다. 가스는 일반적으로 벌크 가스와특수 가스.

마이크로일렉트로닉스 및 반도체 산업에서의 가스 응용 분야 가스는 반도체 공정, 특히 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 반도체 공정에서 항상 중요한 역할을 해왔습니다. ULSI, TFT-LCD에서부터 현재의 MEMS(마이크로전기기계시스템) 산업에 이르기까지, 반도체 공정은 건식 식각, 산화, 이온 주입, 박막 증착 등을 포함한 제품 제조 공정으로 사용됩니다.

예를 들어, 많은 사람들이 반도체 칩이 모래로 만들어진다고 알고 있지만, 칩 제조 공정 전체를 살펴보면 포토레지스트, 연마액, 타겟 재료, 특수 가스 등 훨씬 더 많은 재료가 필수적입니다. 후공정 패키징에도 기판, 인터포저, 리드 프레임, 접합 재료 등 다양한 재료가 필요합니다. 전자용 특수 가스는 실리콘 웨이퍼 다음으로 반도체 제조 비용에서 두 번째로 큰 비중을 차지하는 재료이며, 그 뒤를 마스크와 포토레지스트가 따릅니다.

가스의 순도는 부품 성능과 제품 수율에 결정적인 영향을 미치며, 가스 공급의 안전성은 작업자의 건강과 공장 운영의 안전과 직결됩니다. 가스 순도가 공정 라인과 작업자에게 이토록 큰 영향을 미치는 이유는 무엇일까요? 이는 과장이 아니라 가스 자체의 위험한 특성 때문입니다.

반도체 산업에서 흔히 사용되는 가스의 분류

일반 가스

일반 가스는 대량 가스라고도 하며, 순도 요구 조건이 5N 미만이고 생산 및 판매량이 많은 산업용 가스를 말합니다. 제조 방법에 따라 공기 분리 가스와 합성 가스로 나눌 수 있습니다. 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 아르곤(A2) 등이 있습니다.

특수 가스

특수 가스는 특정 분야에 사용되며 순도, 종류 및 특성에 대한 특별한 요구 사항을 충족하는 산업용 가스를 말합니다. 주로시히드론, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,암모니아, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,암모니아, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6…등등.

향신료 가스의 종류

특수 가스의 종류: 부식성, 독성, 가연성, 연소 촉진성, 불활성 가스 등
일반적으로 사용되는 반도체 가스는 다음과 같이 분류됩니다.
(i) 부식성/독성:염산、BF3、WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、PH3、Cl2、BCl3…
(ii) 가연성: H2、CH4、시히드론、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) 가연성 물질: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) 불활성: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr,그…

반도체 칩 제조 공정에서는 산화, 확산, 증착, 에칭, 주입, 포토리소그래피 등의 공정에서 약 50여 종의 특수 가스가 사용되며, 전체 공정 단계는 수백 단계를 넘습니다. 예를 들어, 이온 주입 공정에서는 PH3와 AsH3가 인과 비소 공급원으로 사용되고, 에칭 공정에서는 F계 가스인 CF4, CHF3, SF6와 할로겐 가스인 CI2, BCI3, HBr이 일반적으로 사용되며, 증착막 공정에서는 SiH4, NH3, N2O가, 포토리소그래피 공정에서는 F2/Kr/Ne, Kr/Ne가 사용됩니다.

위에서 살펴본 바와 같이, 많은 반도체 가스가 인체에 유해합니다. 특히, SiH4와 같은 일부 가스는 자연 발화성이 있어 누출될 경우 공기 중의 산소와 격렬하게 반응하여 연소를 시작합니다. 또한 AsH3는 독성이 매우 강하여 미량의 누출이라도 인명 피해를 초래할 수 있으므로, 이러한 특수 가스를 사용하는 제어 시스템 설계 시 안전 기준이 매우 높습니다.

반도체는 "3도"를 유지하기 위해 고순도 가스를 필요로 합니다.

가스 순도

가스 내 불순물 함량은 일반적으로 가스 순도의 백분율로 표시되며, 예를 들어 99.9999%와 같이 표기됩니다. 일반적으로 전자 특수 가스의 순도 요구 사항은 5N~6N 수준이며, 불순물 함량을 ppm(백만분율), ppb(십억분율), ppt(조분율) 등의 부피비로 나타내기도 합니다. 전자 반도체 분야는 특수 가스의 순도 및 품질 안정성에 대한 요구 사항이 가장 높으며, 전자 특수 가스의 순도는 일반적으로 6N 이상입니다.

건조함

기체 내 미량의 수분 함량, 즉 습도는 일반적으로 대기 이슬점 -70℃와 같은 이슬점으로 표현됩니다.

청결

가스 내 오염물질 입자(입자 크기가 마이크로미터(µm) 이상인 입자)의 수는 입자 수/m³로 표시됩니다. 압축 공기의 경우, 일반적으로 오일 함량을 포함한 불가피한 고형 잔류물의 mg/m³로 표시됩니다.