금속 배선 미세화에 따른 문제 해결 위한 장비

어플라이드 머티어리얼즈의 신규 아이오닉 PVD 시스템 모습[어플라이드 머티어리얼즈 제공]
어플라이드 머티어리얼즈의 신규 아이오닉 PVD 시스템 모습[어플라이드 머티어리얼즈 제공]

[헤럴드경제=김지헌 기자] 어플라이드 머티어리얼즈가 첨단 반도체 칩의 금속배선에 따른 성능 저하와 전력 소비 증가 문제를 해결하기 위한 새로운 솔루션을 공개한다고 8일 밝혔다.

반도체 제조사는 칩을 3㎚(나노미터·1나노미터는 10억분의 1미터) 노드 이하로 미세화하기 위해 첨단 리소그래피 기술을 사용한다. 그런데 이 작업과 관련해 금속배선 방식을 사용하는 경우 선폭이 얇아지면서 전기 저항이 대폭 증가하게 된다. 저항이 커지면 첨단 반도체 칩 성능은 저하되고 전력 소비가 높아지는 문제가 발생한다.

어플라이드 머티리얼즈가 발표한 ‘아이오닉 PVD 시스템’은 단일 고진공 시스템에서 물리기상증착(PVD), 화학기상증착(CVD), 표면처리 공정을 지원한다.

칩 금속배선은 절연체 안으로 형성된 ‘트렌치’와 ‘비아’ 안에 증착된다. 기존 방식으로는 이 금속배선이 메탈 스택을 사용해 증착되는데, 메탈 스택에는 ▷메탈이 절연체에 혼합되는 것을 방지하는 장벽층 ▷접합을 증진하는 라이너층 ▷메탈 주입을 촉진하는 시드층 ▷트랜지스터 전극에 사용되는 텅스텐, 코발트, 구리 등이 포함된다.

이 중 장벽층과 라이너층은 미세화가 잘 되지 않아 전도성 메탈이 사용할 수 있는 공간이 줄어들고 금속배선이 미세해질수록 전기 저항이 높아진다.

아이오닉 PVD 시스템은 장벽층과 라이너층을 100% 순도의 저저항 PVD 텅스텐 박막으로 대체하고 CVD 텅스텐과 결합시킨다. 이를 통해 3나노미터 노드 또는 그 이하 공정에서도 저항 문제를 해결할 수 있다는 게 회사 측 설명이다.

프라부 라자 어플라이드 머티어리얼즈 반도체 프로덕트 그룹 부사장 겸 총괄 매니저는 “전기 저항을 해결하는 어플라이드의 최신 혁신은 지속적인 2D 미세공정화를 어떻게 실현하는지 보여주는 좋은 사례”라며 “혁신적인 아이오닉 PVD 시스템은 트랜지스터 성능을 떨어뜨리는 병목 현상을 제거해 트랜지스터 운용 속도를 높이고 전력 손실을 줄여줄 것”이라고 말했다.


raw@heraldcorp.com