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│ 최근 인텔과 AMD등의 CPU업체들간의 칩의 속도경쟁이 갈수록 치열 │
│해지고 있다. 이들 중 1GHz 제품을 먼저 출시한 AMD의 애슬론이 구리│
│배선기술을 채용하고 있다고 하여 시장의 관심을 모으고 있다 │
│ 기존의 반도체 배선은 공정기술상의 이유로 주로 알루미늄이 배선 │
│재료로 사용되어 왔다. 그러나 알루미늄은 구리에 비해 가공성은 │
│좋으나, 전기적 특성이 좋지 않아 반도체칩의 동작속도가 상대적으로│
│떨어지는 단점이 있어 차세대의 초고속 반도체칩의 배선재료로 적합 │
│치 않다고 지적되어 왔다. 이에 구리가 그 대안으로 떠오르고 있으나│
│아직은 관련기술들이 성숙되지 못하여 제품의 수율이나 안정성등이 │
│문제가 되고 있어 현재 제품화를 하고 있는 회사는 많지 않다 │
│ 구리배선기술은 1997년 IBM의 「파워PC」에서 세계 최초로 실용화 │
│된 후 세계적인 비메모리 업체들에서 경쟁적으로 채택을 하고 있어 │
│앞으로의 초고속 반도체 칩의 배선은 점차 알루미늄에서 구리로 대체│
│될 전망이다. │
│ 메모리 제품이 주력인 국내 반도체업계에서도 이러한 조류에 따라 │
│최근 구리배선기술을 전략적인 과제로 선정하여 연구개발을 추진하고│
│있으며, 그 성과인 특허출원도 급증하고 있다. │
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ㅇ 반도체 배선기술 관련 업계 동향

최근 인텔과 AMD등의 CPU업체들간의 칩의 속도경쟁이 치열해지고 있다.
이들 중 1GHz 제품을 먼저 출시한 AMD의 애슬론이 구리배선기술을 채용하고
있다고 하여 관심을 모으고 있다. 또한 인텔에서도 0.13미크론 선폭의
차세대 CPU에는 구리배선기술을 채택할 것이라고 한다. 지난 1997년
IBM에서 세계최초로 구리배선을 채용한 「파워PC」를 선보인 이후 세계적인
비메모리 회사들이 다투어 구리배선을 채택하고 있고, 국내에서도 작년에
삼성전자가 구리배선을 사용한 「알파칩」을 발표하였다.

구리배선 공정기술은 현재 반도체회로의 배선으로 사용되는 알루미늄
배선에 비해 신호전송능력을 약 40%가량 향상시키고 전력소모량을 크게
줄일 수 있어 빠른 처리속도와 적은 전력 소모를 요구하는 마이크로프로
세서,디지털신호처리칩(DSP),통신 및 네트워크 제품 등과 같은 각종
시스템 IC분야는 물론 기가 D램급 메모리 소자에 이르기까지 폭넓게
사용될 전망이다.

ㅇ 반도체 배선기술 동향 및 과제

기존의 반도체 배선은 공정의 편의상 주로 알루미늄을 배선재료로 사용해
왔다. 알루미늄은 가공성은 좋으나 구리에 비해 전기저항이 높고 전자이동
(Electromigration)특성이 좋지 않아 칩의 동작속도가 떨어져 차세대의
초고속 반도체칩의 배선재료로는 적합치 않아 구리가 그 대안으로 떠오르고
있다

구리(Cu)는 우수한 전기적 특성을 지니고 있음에도 불구하고 식각이 어려
운 점, 고유의 유독성 등에 의해 공정의 신뢰성이 떨어지고 공정코스트가
높아 반도체 공정에는 채용되기 어려웠으나, 최근에는 식각공정의 어려움을
해결할 수 있는 상감(Damascene)기술등이 개발되어 실용화되기 시작하였다.
상감기술이란 배선과 배선을 절연시키는 절연층에 미리 구멍을 낸후 구리를
도금 등의 공정에 의해 구멍에 채우고 최종적으로 구리를 화학적·기계적
으로 갈아내어(CMP공정) 배선패턴을 얻는 것이다. 따라서 구리배선 기술이
초미세화되고 있는 반도체 공정에 채용되기 위해서는 새로운 구리 증착 및
에칭장비와 화학,기계적 연마(CMP) 그리고 구리 도금장비 등이 요구되며,
업계의 연구개발방향도 주로 이 분야에 초점이 맞추어져 있다.

ㅇ 구리배선기술관련 특허출원 동향

구리배선기술은 현재 비메모리분야에서 먼저 실용화가 되고 있고 이 분야
를 선도하는 미국업체들은 구리배선 공정기술 및 이를 위한 장비에 대한
상당한 기술을 축적하고 있으나 우리나라는 아직 충분한 기술을 확보하지
못하고 있는 것으로 보인다.

그러나 최근 삼성전자,현대전자등의 국내 반도체업체들도 구리배선공정에
대한 전담 개발팀을 신설하여 연구개발에 박차를 가하고 있으며 그 성과인
특허출원도 급증하고 있다(표 참조).

【구리배선 기술 특허출원 동향】


┌───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ │1994 │1995 │1996 │1997 │1998 │
├───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│내국 │3 │17 │32 │52 │73 │
├───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│외국 │7 │8 │16 │25 │34 │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┘


위의 표에서도 알 수 있는 바와 같이 국내업계 및 연구기관의 특허출원은
1995년을 기점으로 급증하고 있으며, 이러한 추세는 가속화될 전망이다.

특허출원된 기술들을 살펴보면 국내출원은 주로 배선공정 개량기술이
많은데 비해 외국출원은 CMP장비등 고부가가치의 제조장비가 많아
국내업계에서도 구리배선공정과 관련된 제조장비쪽에 보다 많은 관심이
필요해 보인다.


* 문의 : 심사4국 반도체(1)심사담당관실
정경덕사무관. 전화 042)481-5720