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수소분위기 고온 풀림처리에 의한 실리콘 미세구조의 나노스케일 제어

전문가 제언: ○ 반도체 디바이스는 매일이 다르게 미세화 복잡화되어 가고 있다. 이는 IT산업이 급진전하고 있기 때문으로 생각된다. 예를 들어 벽지와 같이 말아서 휴대할 수 있는 모니터의 등장이나 휴대전화의 초소형화 등이 그의 대표적 예라 하겠다.

○ 이들을 가능케 하는 것이 실리콘 반도체 디바이스의 극소형화 내지는 초박형화이다. 실리콘 디바이스의 초박형화 소형화에 걸림돌은 나노 내지는 원자레벨의 평탄성과 코너부분의 변형이었다. 이러한 과제를 수소분위기 속에서 고온풀림처리(Annealing)함으로써 해결할 수 있음을 보고하고 있다.

○ 수소분위기 속에서 재료를 처리하면 재질의 변화와 형상의 변화가 거의 없다는 것은 실험을 통하여 종래부터 보고되어 왔으며, 재료의 용접에서도 원자수소법이 대단히 넓은 범위에 응용되고 있다.

○ 원자수소 용접(atomic hydrogen gas welding)이란 2개의 텅스텐(tungsten)전극 사이에 아크(arc)를 발생시키고 이것에 수소(H₂)를 공급하여 분자상태의 수소 H₂가 아크열로 원자상태의 H로 분해된 후 다시 용접면에서 분자상태의 수소로 환원할 때의 수소분위기 속에서 용접부를 가열하여 재료를 용융 접합시키는 방법으로 특수강의 용접에 활용되고 있다.

○ 뿐만 아니라 수소분위기는 강재의 특수 열처리에도 활용도가 넓어 대기 중에서 반응하기 쉬운 Zr, Be, Mo등의 활성금속의 수소분위기 속에서의 고온열처리로 재료의 특성을 보호 유지하면서 기계적 성질 및 물리적 성질의 개선에 활용되고 있다.

○ 이와 같이 수소가스 분위기 열처리는 실리콘 반도체 디바이스의 프로세스에만 사용되는 것이 아니라 다양한 제조분야에 활용되고 있는 고급기술로 앞으로 더 많은 활용분야 개척에 연구노력을 해야 할 것이다.

저자: Ryosuke SHIMIZU, Hiroshi IWASAKI
자료유형: 학술정보