트랜지스터와 소재, 어닐링
반도체 어닐링 공정의 종류 (ft. HPSP, 이오테크닉스)
전류의 양은 1) 게이트의 폭 2) 전하 운반체의 이동성, 3) 유전막의 capacitance에 비례하고, 4) 채널 길이(L)에 반비례
따라서 전류의 양을 늘리기 위해서는 1) 채널 길이 단축 및 게이트 폭 증가 2) 전하 운반체 이동성 향상 3) 유전막의 capacitance 개선 필요
- 유전막의 capatance 향상을 위해서 → High K 소, ALD 증착 수요 촉진
유전막은 게이트 아래 위치한 얇은 절연막으로 게이트에 전압에 가해지면 채널에 있는 전하를 유전막 아래로 모아주는 역할을 함. 유전막 아래에 더 많은 전하가 모일수록 전류의 양이 많아짐(capacitance 증가)
- 유전막의 capacitance를 늘리기 위해서는 1) 유전막의 유전율을 높이거나 2) 면적을 늘리거나 3) 두께를 줄여야
- 유전막의 면적과 두께 조절하는 방법이 한계에 달하지 높은 유전율을 지닌 유전막인 High-K 유전막 사용하게 됨
- 현재 High-K 전구체를 생산하는 국내 업체: 솔브레인, 한솔케미칼, SK 머티리얼즈, 오션브릿지, 메카로, 디엔에프
- HKMG(High-K Metal gate) 구조(트랜지스터) 형성
: High K 절연막과 메탈게이트를 사용하는 트랜지스터 구조
- HKMG 구조 → 1) RMG 방식으로 공정 수 증가 2) ALD 수요 증가
*High-K란?
<aside> 💡 (하이투자증권, 2023.03)
High-k 유전막 소재로는 HfO2, ZrO2, Al2O3, HfAlO 등이 있다. 기존 유전막으로사용되던 SiO2 의 유전 상수는 3.9 이며 이보다 크면 High-k, 작으면 Low-k 라고 불린다.
유전 상수가 24 가 넘는 Hf(하프늄) 기반 유전막을 쓰면 SiO2 같은 성능이여도 유전막의 두께를 1/6 로 줄일수 있는 셈이다. 현재 High-K 전구체를 생산하는 국내 업체로는 솔브레인, 한솔케미칼, SK 머티리얼즈, 오션브릿지, 메카로, 디엔에프가 있다.
(조선비즈, https://biz.chosun.com/it-science/ict/2024/01/19/BCPDTQHT6JC2RAZG6MRHH2EAO4/) 삼성전자와 SK하이닉스 등이 모바일용 D램 ‘LPDDR5T’와 10나노급 5세대(1b) 공정이 적용되는 DDR5에 HKMG 공정을 활용할 것으로 예상돼, 고유전율(High-K) ALD 장비를 보유한 주성엔지니어링의 기술 경쟁력이 강화될 것으로 예상
</aside>
- RMG(Replacement metal gate) 또는 gatte last
- 반도체 소자 업체들은 HKMG에서 메탈게이트의 낮은 융점을 해결하기 위해서 더미게이트를 생성하는 방법 고안
- 메탈게이트의 자리에 폴리실리콘으로 형성된 더미게이트를 채워넣고 열처리 공정이 끝난 후 더미게이트를 식각하여 메탈게이트를 채워 넣는 방식
- RMG 는 증착, 식각, CMP, 세정 공정이 더 추가되기때문에 공정 Step 수 증가에 기인한다.
- ALD((Atomic Layer Deposition) 수요 증가
- 기존 SiO2 유전막의 경우 실리콘을 산화시키면 됐지만 High-k 절연막의 경우 두께를 최소화하기 위해 ALD 로 증착해야 했기
- ALD 장비 생산 기업: 원익 IPS, 주성엔지니어링, 유진테크 등
- 채널 길이 단축 및 게이트 폭 증가 → MOSFET 구조 변화 촉진트랜지스터와 소재, 어닐링반도체 어닐링 공정의 종류 (ft. HPSP, 이오테크닉스)
- 유전막의 capatance 향상을 위해서 → High K 소, ALD 증착 수요 촉진
- 유전막의 capacitance를 늘리기 위해서는 1) 유전막의 유전율을 높이거나 2) 면적을 늘리거나 3) 두께를 줄여야
- 유전막의 면적과 두께 조절하는 방법이 한계에 달하지 높은 유전율을 지닌 유전막인 High-K 유전막 사용하게 됨
- 현재 High-K 전구체를 생산하는 국내 업체: 솔브레인, 한솔케미칼, SK 머티리얼즈, 오션브릿지, 메카로, 디엔에프
- HKMG(High-K Metal gate) 구조(트랜지스터) 형성
- HKMG 구조 → 1) RMG 방식으로 공정 수 증가 2) ALD 수요 증가
- RMG(Replacement metal gate) 또는 gatte last
- 반도체 소자 업체들은 HKMG에서 메탈게이트의 낮은 융점을 해결하기 위해서 더미게이트를 생성하는 방법 고안
- 메탈게이트의 자리에 폴리실리콘으로 형성된 더미게이트를 채워넣고 열처리 공정이 끝난 후 더미게이트를 식각하여 메탈게이트를 채워 넣는 방식
- RMG 는 증착, 식각, CMP, 세정 공정이 더 추가되기때문에 공정 Step 수 증가에 기인한다.
2. ALD((Atomic Layer Deposition) 수요 증가
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- 기존 SiO2 유전막의 경우 실리콘을 산화시키면 됐지만 High-k 절연막의 경우 두께를 최소화하기 위해 ALD 로 증착해야 했기
- ALD 장비 생산 기업: 원익 IPS, 주성엔지니어링, 유진테크 등
- 채널 길이 단축 및 게이트 폭 증가 → MOSFET 구조 변화 촉진
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- 유전 상수가 24 가 넘는 Hf(하프늄) 기반 유전막을 쓰면 SiO2 같은 성능이여도 유전막의 두께를 1/6 로 줄일수 있는 셈이다. 현재 High-K 전구체를 생산하는 국내 업체로는 솔브레인, 한솔케미칼, SK 머티리얼즈, 오션브릿지, 메카로, 디엔에프가 있다.
- <aside> 💡 (하이투자증권, 2023.03)
- 따라서 전류의 양을 늘리기 위해서는 1) 채널 길이 단축 및 게이트 폭 증가 2) 전하 운반체 이동성 향상 3) 유전막의 capacitance 개선 필요
- 전류의 양은 1) 게이트의 폭 2) 전하 운반체의 이동성, 3) 유전막의 capacitance에 비례하고, 4) 채널 길이(L)에 반비례