반도체 원판위에 박막 입혀 전기적 특성 갖게하는 과정
화학증착 - 절연ㆍ전도성박막 형성'핵심공정'
원자층증착 - 나노 크기 회로선폭 공정 가능케
사람의 손톱보다 작고 얇은 반도체 칩 내부는 여러 층의 복잡한 구조로 이뤄져 있는데, 이러한 구조를 형성하기 위해서는 반도체 원판(웨이퍼) 위에 여러 종류의 박막을 입히고(증착) 불필요한 부분을 제거하는(식각) 과정을 반복해 처리하는 고도의 기술력을 필요로 합니다.
그 중 반도체 원판(웨이퍼)과 LCD 유리기판 위에 원하는 분자 또는 원자 단위의 물질을 입혀 전기적인 특성을 갖게 하는 일련의 과정을 증착(Depositon)이라고 합니다. 증착공정은 박막을 얼마나 얇고 균일하게 입혔느냐가 반도체와 LCD 품질을 좌우할 정도로 중요한 역할을 하고 있습니다.
증착과정을 통해 형성된 박막은 크게 회로들 간 전기적인 신호를 연결해주는 금속막층과 내부 연결층을 전기적으로 분리하거나 오염원으로부터 차단시켜주는 절연막층으로 구분되는데 이 박막들은 단순한 기계가공으로는 생성이 불가능할 정도로 아주 얇은 막이랍니다.
◇반도체 증착공정의 꽃 `CVD'= 반도체 제조과정의 77%를 차지하는 전공정, 이 가운데 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)공정은 13% 비율을 차지해 핵심공정으로 분류됩니다. CVD공정은 다양한 반응가스를 화학적으로 반응시켜 만들어낸 입자를 웨이퍼 표면에 입혀 절연막ㆍ전도성박막 등을 형성하는 공정입니다.
이와 관련 CVD장비는 흔히 온도ㆍ압력ㆍ가스종류 및 웨이퍼 동시처리량 등의 기준에 따라 분류하곤 합니다. 예를 들면 상압 화학증착(AP CVD)장비와 저압 화학증착(LP CVD) 장비는 압력에 따라서, 플라즈마 화학증착(PE CVD)장비 등은 반응방법에 따라, 유기금속 화학증착(MO CVD)장비 등은 원료가스 성분을 기준으로 구분해 놓은 것입니다.
이처럼 다양한 장비가 있는 이유는 반도체 제조사 및 각 제품별로 회로설계 및 구조가 조금씩 차이가 있고 필요로 하는 막질도 다르기 때문에, 그에 따른 맞춤형 증착장비를 개발해야 하는 공정상의 필요가 있기 때문입니다. 이에 따라 현재 주성엔지니어링ㆍ아이피에스ㆍ국제엘렉트릭ㆍ아토ㆍ유진테크 등 국내 장비업체들이 PE CVD, LP CVD, MO CVD 등 각자 고유영역을 확보하며 시장을 확대해 나가고 있습니다.
◇나노 반도체 시대 선두주자 ALD= CVD공정에서 진화된 기술인 원자층증착(ALD, Atomic Layer Deposition)공정은 말 그대로 원자 두께의 극도로 얇은 박막을 생성해 나노미터(㎚, 10억분의 1미터) 크기의 회로선폭 공정을 가능케 하는 과정입니다.
머리카락 수백만 분의 1 크기의 반도체 회로구조가 전기적 성격을 갖고 그 역할을 수행하기 위해서는 박막이 더욱 얇아지고 균일하게 형성되는 고난이도 기술력을 필요로 하게 됐으며, 현재 ALD장비가 이러한 나노미터 공정 구현을 가능케 하는 증착장비로 평가받고 있습니다.
ALD장비는 기존 미크론미터(㎛, 100만분의 1미터) 공정에 적용되는 CVD장비들이 요철모양(U)의 바닥 및 옆면 등 한계를 드러내기 시작한 나노미터 공정을 중심으로 적용되고 있으며, 향후 90나노 이하 공정에 필수적으로 채택돼야 함에 따라 그 수요가 급속하게 증가되고 있답니다.
특히 전세계 ALD장비 시장에서 주성엔지니어링ㆍ아이피에스 등 국내 기업들이 두각을 보이고 있습니다. 이는 해외업체보다 앞선 기술력을 확보하기 위해 나선 국내 장비업체들의 노력과 전세계 메모리시장을 선도하는 국내 반도체 소자기업들이 ALD공정을 선도적으로 적용하며 경쟁력을 확보했기 때문으로 풀이됩니다.
