LG반도체, 기가D램용 MOCVD장비 개발

LG반도체가 기가급 이상의 차세대 메모리 반도체 생산용 핵심 장비인 유기금속화학증착(MOCVD) 장비 개발에 성공, 차세대 반도체 조기 양산을 통한 시장 선점은 물론 연간 2천억원이상의 직접적인 수입대체 효과까지 거둘 수 있을 것으로 기대된다.

LG반도체(대표 구본준)가 최근 기가급 D램 이상의 차세대 초고집적 반도체 생산의 핵심 전공정 장비인 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)장비를 개발했다고 16일 발표했다.

이번 장비 개발은 선진 7개국 수준의 기술을 확보하기 위해 지난 94년부터 정부 지원으로 추진된 「차세대 반도체 기반기술 사업」의 성과로 지난 4년간 총 32억원이 투입됐다. 반도체 제조의 핵심공정인 커패시터용 유전막을 형성시키는 기능의 이 장비는 기존 D램 제조용 화학물질인 실리콘계 재료 대신 고유전체물질인 바륨스트론튬티타늄산화물(BST)을 사용해 화학 증착하는 방식을 채택해 증착신뢰성을 높인 것이 최대 장점이다.

이번에 개발된 장비는 유전막의 균일성(두께 및 형성)면에서 세계적인 경쟁력을 갖췄다고 LG측은 설명했다.

MOCVD는 대당 20억원을 웃도는 고가 장비로 월 3만장 규모의 웨이퍼 가공라인에 평균 15대정도가 채용될 것으로 보여 향후 연간 약 2천억원 이상의 수입대체 효과가 예상된다.

특히 MOCVD는 반도체 장비 분야의 세계 최대 업체인 미국의 어플라이드머티리얼즈나 일본의 NEC 등도 실험실 수준의 제품 개발에 머물고 있을 정도로 고난도 기술이라는 점에서 장비 자체의 수출 가능성도 높게 점쳐지고 있다.

또한 이 공정 기술을 채택할 경우 칩사이즈를 대폭 줄일수 있을 뿐 아니라 제조공정의 단계도 40% 정도 축소할 수 있어 제조비용 절감 및 생산성 향상효과도 거둘 수 있을 것으로 보인다.

LG반도체는 이번 장비 개발을 통해 ▲유전체물질을 기화장치에 보내는 딜리버리기술 ▲액체상태의 유전체 물질을 기체화하는 기화기술 ▲기체상태의 유전체 물질을 산화가스와 혼합하는 혼합기술 ▲웨이퍼 위에 기체 상태의 유전체 물질을 분사시키는 분사기술 ▲웨이퍼 위에 분사된 유전체 가스가 활성화될 수 있도록 열을 공급해주는 히팅기술 등 30여건의 독자 기술을 확보, 국내 및 미국, 일본 등에 특허 출원했다.

<최승철 기자>

* 용어해설-유기금속화학증착(MOCVD)장비

MOCVD 장비는 기존 D램 제조용 화학물질인 실리콘 재료 대신 강유전체 물질 및 고유전체 물질인 BST계열(바륨,스트론튬,티타늄)의 화합물을 사용, 증착신뢰성을 향상시킨 제품으로 설명된다.

현재 D램의 커패시터 유전막 물질로 사용중인 실리콘산화막(SiO₂)이나 실리콘질화막(Si₃N₄)등의 경우 유전율이 매우 낮아 2백56MD램 이상의 고집적 반도체 커패시터의 축전용량을 얻기 어렵다.

적정한 축전용량을 얻기 위해서는 커패시터의 구조를 입체적으로 복잡하게 설계하는 수 밖에 없기 때문이다.

하지만 커패시터를 입체형으로 설계하게 되면 전체적으로 커패시터가 너무 높아지기 때문에 목표로 하는 셀 사이즈를 구현할 수 없을 뿐 아니라 공정상의 한계와 공정 단계의 증가로 생산성이 낮아지고 비용이 높아져 2백56MD램 이상의 반도체 생산에는 적용하기가 어려운 한계를 가지고 있다.

이같은 문제를 해결하기 위한 방안으로 나타난 것이 바로 실리콘 산화막보다 유전율이 1백배 이상 높은 BST물질을 증착하는 방법.

이 때문에 반도체 소자 및 장비업체들은 BST물질로 반도체 커패시터를 증착할 수 있는 공정 및 장비 개발에 경쟁적으로 나서고 있다.