IMS, 배리어 2나노 수준까지 줄여…집적도·전력 효율 향상
파운드리 업계 IMS 기술 채택…3나노 고객 출하

글로벌 반도체 장비 1위 어플라이드 머티어리얼즈(AMAT)가 2nm(나노미터, 10억분의 1m) 이하 초미세 반도체 성능을 높이는 혁신 기술 ‘엔듀라 쿠퍼 배리어 씨드 IMS’와 ‘블랙 다이아몬드’를 발표했다. 이 기술은 삼성전자, TSMC 등 파운드리(반도체 위탁생산) 업계에서 연구하고 있는 기술로, 향후에는 D램 등 메모리에도 사용될 것으로 기대된다.

AMAT은 14일 서울 강남구 세바시X데마코홀에서 기자간담회를 열고 컴퓨터 시스템 와트당 성능을 높이는 두 가지 신기술을 공개했다.

먼저 엔듀라 쿠퍼 배리어 씨드 IMS(통합 재료 솔루션)를 통해 반도체 성능과 수율을 향상시킨다. 이 기술은 재료를 통합하는 기술로, 전세대 장비에서 활용되던 소재 ‘코발트(Co)’에 ‘루테늄(Ru)’을 더한 게 핵심이다. 루테늄은 비저항이 낮고, 원자간 응집력이 높다는 특징을 갖는다. 이런 특성을 통해 기존 코발트만 사용할 시 35A(옹스트롬, 1옹스트롬은 0.1nm)였던 배리어 층을 2나노 수준인 20A까지 줄이는 게 가능하다.

반도체는 공정을 거치며 일종의 홈인 트렌치가 형성되는데 이 때 구리가 칩으로 유입돼 배리어 층을 증착한다. 배리어는 공정 진행 중 소자 손상을 방지하기 위해 사용된다. 이 기술은 이런 배리어의 굵기를 더 얇게 해, 반도체 내 회로 집적도를 높인다. 반도체는 회로가 많아질수록 더 많은 정보를 처리할 수 있다. 성능 향상으로까지 이어지는 셈이다.

이은기 어플라이드머티어리얼즈 박막 기술 총괄(전무)은 "업계 최초로 루테늄과 코발트의 이원 조합을 사용해 전기 저항을 줄이고 디바이스 효율을 높였다"며 “전기 배선 저항을 최대 25% 낮춰서 칩 성능과 전력 소비를 개선했다”고 설명했다.

IMS는 현재 삼성전자, TSMC 등 선단공정 파운드리 업체들이 채택한 기술로 3나노로 고객 출하를 시작했다.

이 기술은 향후 D램 

등 메모리에도 적용될 가능성이 점쳐진다.

이 전무는 “당장 메모리에 적용될 필요는 없다”면서도 “현재 JDP를 진행 중”이라고 밝혔다.

JDP는 수요기업과 공급기업이 공동으로 기술 개발을 하고, 수요 기업은 그 기술을 일정 기간 독점 사용하는 사업 형태다.

다른 신기술 블랙다이아몬드는 최소 유전물(물질에 전기장을 걸 때 전기장이 변하는 비율)을 낮춘 절연체다. AMAT는 이 소재를 구리 배선을 감싸는 데 활용한다. 전하의 축적을 낮추기 위함이다. 전하는 전력 소비를 높이고 전기 신호 간 간섭을 초래하는 변수다.

이 전무는 “이 신소재는 최소 유전율을 낮춰 2나노 이하 스케일링을 가능하게 한다”며 “반도체 제조사 및 시스템 업체가 3D 로직과 메모리 적층을 높이는 데 있어 매우 중요해진 향상된 기계적 강성을 제공한다”고 설명했다.

현재 블랙다이아몬드 기술은 삼성전자, TSMC, SK하이닉스 등 로직 및 메모리 제조사에서 활용하고 있다.

전화평 기자 peace201@viva100.com