저유전 절연재료 개발 힘 쏟는다

　0.10미크론(1㎛은 100만분의 1m) 이하의 차세대 비메모리반도체 미세회로 공정에 적용되는 유전율(k) 2.5 이하의 저유전(low-k dielectric) 절연재료 기술개발이 한창이다.

　17일 업계에 따르면 삼성전자·하이닉스·TSMC·IBM·인텔 등 국내외 반도체업체들은 0.10㎛ 이하 미세회로 공정 확보를 위한 구리배선기술 및 저유전 절연재료 기술개발에 총력을 기울이고 있다.

　저유전 절연재료는 차세대 반도체 구리배선의 층간 물질로, 기존 산화규소(SiO2)로는 유전율(k값)을 낮출 수 없고 고집적화·고속화에도 심각한 문제를 야기할 수 있어 0.10미크론 이하의 미세공정에 반드시 필요한 물질로 꼽혀 왔다.

　현재 저유전물질시장은 미국 어플라이드머티리얼스의 화학증착(CVD)방법을 이용한 저유전체인 ‘블랙다이아몬드’와 미국 다우케미컬의 회전코팅(spin-on)형 절연재 ‘실크(SILK)’가 시장을 양분하고 있다. 　

　그러나 반도체 고집적화에 따라 0.10㎛ 이하의 차세대 공정에서는 어떤 저유전체(유전율 2.5∼2.0 이하)가 사용될지 결론이 나지 않아 치열한 표준경쟁을 벌이는 상황이다. 　

　업계에 따르면 유전율을 1.6까지 낮출 수 있는 다공성 CVD와 다공성 회전코팅, 그리고 다공성 유기실리케이트(Organic Silicate) 방식이 치열하게 경합중이지만 CVD 방식과 회전코팅 방식은 미국회사들이 특허권을 가지고 있어 국내에서는 다공성 유기실리케이트 특허 획득에 집중하고 있다.

　현재 서울대 윤도영·차국헌 교수가 이끄는 ‘시스템IC 2010 구리배선용 저유전물질 개발사업단’이 매트릭스내 나노 기공을 닫힌 기공 형태로 균일하게 분산시킨 다공성 유기실리케이트를 연구, 특허 출원을 추진중이며 IBM과 품질인증을 받기 위한 테스트작업을 진행중이다.

　삼성종합기술연구원과 LG화학도 별도로 저유전 절연재료 개발을 위한 이른바 ‘로케이팀(low-k team)’을 구성, 연구개발을 진행중이다.

　차세대 저유전 절연재료 특허를 선점하게 되면 그동안 원천기술이 없어 고전을 면하지 못했던 비메모리반도체산업에 획기적인 전기를 마련할 것으로 보인다. 특히 반도체업계의 숙원사업이던 지적재산권과 원천기술을 동시에 확보할 수 있는 호기를 잡을 수 있을 것으로 산·학·연은 기대하고 있다.

　한편 반도체관련 시장조사전문기관 ‘클라인’은 저유전 절연재료 시장은 오는 2006년 400억달러에 이르며 이를 응용한 반도체를 포함하면 시장규모는 더 커질 것으로 내다봤다. 　

　

<손재권기자 gjack@etnews.co.kr>