램리서치가 첨단 반도체 생산에 세계 최초로 몰리브덴을 활용하는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, 이하 ALD) 장비 ALTUS® Halo를 공개했다. 특허받은 다양한 혁신 기술을 적용한 ALTUS® Halo는 낮은 비저항(resistivity)과 무공극(void-free) 몰리브덴 금속 배선을 통해 최첨단 반도체 소자를 위한 뛰어난 충진과 고정밀 증착을 구현한다.
ALTUS® Halo는 새로운 반도체 금속 배선 시대를 여는 신호탄으로, 미래의 AI, 클라우드 컴퓨팅, 차세대 스마트 디바이스에 적합한 첨단 메모리 및 로직 칩 스케일링을 위한 기반을 제공한다. 램리서치의 ALTUS 포트폴리오에 새롭게 추가된 ALTUS® Halo는 반도체 제조 공정 중 가장 까다로운 스케일링 난제들을 극복할 수 있도록 지원하는 독보적인 제품이다.
몰리브덴의 잠재력을 끌어올린 ALTUS® Halo
차세대 애플리케이션 구동을 위한 첨단 반도체와 새로운 제조 공정에 대한 필요성은 나날이 증가하고 있다. 오늘날 모든 첨단 칩 제조에는 원자 단위의 금속 증착 기술이 필수적이다. 램리서치가 최초로 개발에 성공한 텅스텐 기반 ALD는 지난 20년 동안 금속 배선 기술의 업계 표준으로 자리 잡아왔다. 그러나 최근 고성능의 차세대 낸드, DRAM, 로직 소자의 스케일링에 있어 기존의 텅스텐 집적을 넘어선 금속 배선 방식의 필요성이 대두되어 왔다. 이에 램리서치는 ALTUS® Halo를 통해 텅스텐에서 몰리브덴으로의 전환을 선도해 나가고 있다.
세샤 바라다라잔(Sesha Varadarajan) 램리서치 글로벌 제품 사업부 수석 부사장은 “램리서치의 금속 배선 공정의 전문성을 바탕으로 개발된 ALTUS® Halo는 20년 전 ALD를 선보인 이래 증착 분야에서 가장 획기적인 혁신을 이룬 제품”라며 “램리서치의 쿼드 스테이션 모듈(Quad-Station Module) 아키텍처와 새로운 ALD 기술 혁신을 결합함으로써, 낮은 비저항(Low-Resistivity) 몰리브덴 증착 솔루션을 활용한 첨단 반도체 양산을 가능케 한다. 이는 1,000단 3D 낸드, 4F2 DRAM, 첨단 게이트올어라운드(GAA) 로직을 포함한 차세대 칩 기술 혁신에 있어 필수불가결한 요소”라고 설명했다.
차세대 3D 칩을 위한 低저항 금속 배선을 구현하는 몰리브덴
반도체가 원활하게 작동하기 위해선 3D 낸드 워드라인과 같은 연결부를 통해 전기 신호가 빠르게 이동해야 한다. 이를 위해 나노 단위의 피처를 식각하고, 구리를 사용할 수 없는 경우 전통적으로 텅스텐을 충진하여 필수적인 연결부를 형성한다. 이러한 텅스텐 기반 배선에서는 불필요한 전기적 상호 작용을 방지하기 위해 별도의 배리어층을 추가한다. 낸드, DRAM 및 로직 소자가 3D 집적을 포함한 더 복잡한 아키텍처로 스케일링됨에 따라 전기적 신호는 더욱 제한적인 연결을 통해 이동하게 된다. 이에 따라 병목 현상과 속도 저하 가능성이 증가하며, 일부 경우에는 따라 전기적 단락(Electrical Shorts) 발생 가능성도 높아진다.
반면, 몰리브덴은 나노 스케일 배선에서 텅스텐보다 비저항이 낮고 접착층이나 배리어층이 필요하지 않기 때문에 낸드, 미래 애플리케이션에 이상적인 금속이다. 금속의 비저항이 낮을수록 신호 속도는 빨라지기 때문에, 몰리브덴을 적용할 시 공정 단계 축소는 물론 효율성 개선, 칩의 속도 향상도 가능해진다. 램리서치는 수십 년간 축적한 금속 배선 공정 및 첨단 기술 개발에 대한 전문성, 그리고 증착 기술의 혁신을 바탕으로 몰리브덴 ALD를 양산에 적용하는데 세계 최초로 성공했다. ALTUS® Halo는 일반적으로 기존의 텅스텐 금속 배선 대비 50% 이상 향상된 저항을 제공한다.
양산에 도입 중인 ALTUS® Halo
램리서치의 ALTUS® Halo는 반도체 산업에서 가장 정밀하고 진보된 몰리브덴 증착을 가능케 한다. ALTUS® Halo 제품군은 다양한 금속 배선 공정 요건에 최적화되어 있으며, 화학적 및 열적 유연성을 활용하는 상향식(Bottom-up) 충진으로 균일 증착 또는 선택적 증착이 가능하고, 온도에 민감한 애플리케이션을 위해 플라즈마도 지원한다.
램리서치는 DRAM 고객들과의 개발이 진행되는 가운데, 한국과 싱가포르의 팹과 첨단 로직 팹을 보유한 선도적인 3D 낸드 양산 업체들이 ALTUS® Halo의 조기 도입을 시작했다고 밝혔다.
마크 키엘바우흐(Mark Kiehlbauch) 마이크론 개발 담당 부사장은 “몰리브덴 금속 배선 공정을 도입함으로써 마이크론은 최신 낸드 제품에서 업계 최고 수준의 I/O 대역폭과 저장 용량을 갖춘 제품을 시장에 최초로 선보일 수 있게 되었다”며 “램리서치의 ALTUS® Halo 도입으로 인해 마이크론은 몰리브덴을 양산에 도입할 수 있게 되었다”고 밝혔다.
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