[영상] 반도체 미세화 한계 뛰어넘을 신공법 'M3D'
[영상] 반도체 미세화 한계 뛰어넘을 신공법 'M3D'
  • 장현민 PD
  • 승인 2019.09.10 17:03
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

<자막 원문>

한: 예. 오늘은 모놀리틱 3D IC라 불리는 M3D 기술에 대해서 얘기를 해보겠습니다. M3D는 반도체 소자를 위로 층층이 쌓는 기술을 의미하는데요. 이 기술이 상용화되면 경제성과 성능 면에서 월등한 칩을 생산할 수 있다고 합니다.

한: 제가 며칠 전에 최리노 인하대학교 신소재공학부 교수와 인터뷰하면서 관련된 기사를 썼습니다. M3D 기술로 생산된 칩은 각 소자를 위로 쌓는다는 점에서 기존에 왜 그 고대역폭메모리, HBM이라 불리는 칩을 만들 때 쓰는 실리콘관통전극, TSV 기술이죠. 그것과 유사하다고 여겨지는데요. 하지만 쌓는 방법은 엄연히 다릅니다. TSV는 각각 생산 공장에서 독립적으로 제조된 소자, 그러니까 웨이퍼를 가져와서 층층이 쌓고, 정렬하고, 구멍을 뚫고, 각 소자를 연결하는 일종의 조립 기술? 조립 기술이라고 말하면 너무 비하하는 것 같은데 아무튼 그런 식으로 만들어집니다.

한: M3D는 이런 조립 과정 없이 칩을 만든 뒤에 그 위로 전기가 통하는 실리콘 등 소재를 새로 깔아 또 다른 소자를 만들어 올리는 것을 반복적으로 해서 3D를 구현합니다. M3D 공정을 구현할 경우 이론적으로는 TSV보다 많은 구멍(Hole, 데이터가 오가는 통로)을 뚫을 수 있어 데이터 이동 속도를 높일 수 있어요. 마스크 숫자가 줄고 칩 면적도 감소시킬 수 있어 추후 생산 공정을 성공적으로 완성하면 결과적으로 경제성 역시 높아질 것으로 기대됩니다.

한: 그런데 M3D 구현을 위해 넘어야 할 기술적 난제가 있습니다. 고온 공정을 제한적으로 쓸 수밖에 없다는 점, 만든 소자 위로 전기가 통하는 실리콘 등의 소재를 새로 깔아 액티브 층을 만드는 공정 등이 굉장히 어렵다고 합니다.

한: 고온 공정이 걸림돌인 이유는 위로 쌓았을 때 아래층 소자 배선 등이 망가질 위험이 있기 때문인데요. 이 때문에 두 번째 층부터는 고온 공정을 쓰는 것이 제한됩니다. 그렇기 때문에 레이저를 사용하는 것이 고려되고 있습니다. 레이저도 열이 발생하긴 하지만 아래층으로 열이 전달되지 않기 때문입니다. 레이저를 쓰더라도 고온 공정을 활용하지 않기에 아래층 소자 대비 성능은 떨어질 수밖에 없습니다. 이런 과제를 해결하는 것이 과제입니다.

한: 액티브 층, 그러니까 반도체 층을 만드는 방법은 다양하게 고려되고 있습니다. 만들어진 소자 위로 얇은 실리콘을 다시 본딩 하는 방법, 비정질 실리콘. 아몰퍼스 실리콘이죠. 이걸 쌓은 다음에 어닐링 과정을 거쳐 다결정(Poly) 실리콘으로 만드는 방법, 옥사이드를 증착해서 쓰는 방법, 에피층을 키워서 쓰는 방법 등이 있습니다. 유럽이나 미국, 중국권, 그리고 한국에서 이런 다양한 방법을 활용해 액티브 층을 쌓는 방법을 만들고 있습니다.

한: 최 교수는 “M3D 공정을 마련하더라도 당장 노광 기술과 경쟁하는 방향보다는 일부 킬러 애플리케이션 위주로 우선 적용되며 상호 보완적인 방안으로 고도화될 것”이라고 전망했다. M3D 공정 킬러앱은 초고속 촬영이 가능한 3단 적층 CMOS이미지센서(CIS) 등이 거론된다. 현재 이 제품군은 CIS와 D램, 로직을 개별적으로 만든 다음 TSV 공정으로 적층해서 생산되고 있습니다. 그런데 M3D 공정이 상용화가 되면 3단 적층 CMOS이미지센서(CIS) 같은 것이 만들어 질수가 있습니다.

한: 그런데 M3D가 언제상용화가 되느냐 그것은 아직 시간이 많이 걸릴 것 같습니다. 인하대 최리노 교수의 이야기도 과학기술정보통신부나 산업통상자원부에서 연구개발과제를 받아서 현제 개발을 진행을 하고 있고요. SK하이닉스 같은 기업에서도 관심을 가지고 최리노 교수와 같이 이 기술을 개발을 하고 있다고 합니다. 평면상태에서 집적도를 높이는데 한계에 봉착했기 때문에 위로 쌓는 기술들이 나오고 있는데요. 이런 기술들이 많이 개발이 되면 성능 좋은 반도체가 많이 나올 수 있을 것 같습니다. 이상입니다. 감사합니다.

 



댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 서울특별시 강서구 공항대로 213 (보타닉파크타워2) 615, 616호
  • 대표전화 : 02-2658-4707
  • 팩스 : 02-2659-4707
  • 청소년보호책임자 : 이수환
  • 법인명 : 주식회사 디일렉
  • 대표자 : 한주엽
  • 제호 : 디일렉
  • 등록번호 : 서울, 아05435
  • 사업자등록번호 : 327-86-01136
  • 등록일 : 2018-10-15
  • 발행일 : 2018-10-15
  • 발행인 : 한주엽
  • 편집인 : 한주엽
  • 전자부품 전문 미디어 디일렉 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2020 전자부품 전문 미디어 디일렉. All rights reserved. mail to powerusr@thelec.kr
ND소프트