1️⃣ Gate 저저항 물질 (Low-Resistivity Gate Material)
📘 배경
- 기존 CVD W (Tungsten) 공정은 안정적이지만,
Fluorine Attack 문제로 절연막 손상 및 신뢰성 저하 발생.
- 이를 개선하기 위해 LFW (Low Fluorine Tungsten) 기술이 등장.
⚙️ 기술 전환 방향
| 구분 |
기존 CVD W |
차세대 LFW |
| 문제점 |
F Attack으로 절연막 손상, HF 잔류 |
F 함량↓ → 절연막 손상↓ |
| 저항 특성 |
상대적으로 비저항 높음 (~5.6 μΩ·cm) |
저비저항 구현 가능 |
| 안정성 |
우수한 열 안정성 |
F-free 조건에서 안정성 확보 필요 |
| 기술 과제 |
- |
저비저항 확보, 열 안정성 및 신뢰성 확보 |
💡 핵심 포인트:
W를 완전히 대체할 저비저항·고내열 금속 물질 연구가 진행 중이며,
LFW 기반의 Barrier-free 구조나 ALD 기반 Metal Gate로 발전 중.
2️⃣ Interconnection (배선 기술)
📘 문제 배경
- Metal Line / Contact CD(임계 치수)가 계속 축소됨 →
Cu 배선의 Void 형성 및 저항 증가 문제 심화
- 기존 Dual Damascene 구조에서도 Barrier 두께와 Seed Layer 균일도가 핵심 한계로 부상
⚙️ 주요 기술 연구 방향
| 구분 |
내용 |
| Barrier Metal 최적화 |
Ta/TaN의 두께를 최소화하면서 Cu 확산 방지 성능 유지 |
| Seed Copper 개선 |
iPVD → ALD 기반 Seed로 대체 연구 (Step Coverage 향상) |
| EP Copper (Electro Plating) |
Additive 제어로 Void-free Gap Fill 구현 |
| ALD 증착 |
Atomic Layer 정밀 제어로 균일한 Cu Seed 형성 |
| Process Integration |
PVD-ALD-ECP 연계 장비 (Cluster Tool) 개발 |
➤ 핵심 목표는 Void-free Cu Fill + Barrier 두께 최소화 + 비저항 저감
이를 통해 RC Delay 감소 및 신뢰성 향상을 실현한다.
3️⃣ 미세 패턴용 신소재 (Next-Generation Interconnect Material)
📘 배경
- 미세 패턴 구조(High Aspect Ratio)에서 기존 금속(Cu, W)의 한계 도달
- 저저항·고강도·내이동성(Electro-Migration) 확보 가능한 신소재 필요
⚙️ 연구 방향
| 신소재 |
특징 |
연구 중인 방향 |
| CNT (Carbon Nanotube) |
초저저항, EM 내성↑ |
Metal 대신 CNT 배선 연구 활발 |
| Graphene |
고전도성, 내식성↑, 투명전극 가능 |
Cu·Al 대체 가능성, Hybrid 구조 연구 |
| Ruthenium (Ru) |
Cu 대체 후보, Barrier-less 구조 가능 |
Liner-Free BEOL 연구 진행 |
| Cobalt (Co) |
낮은 Diffusion, Seedless 구조 |
7nm 이하 노드에서 적용 검토 중 |
⚡ 기술 트렌드 요약
- ALD 기반 초정밀 증착 + EP Cu Hybrid
- Barrier-free 구조 개발 (Ru, Co, CNT)
- 저비저항 신소재 연구 (Graphene, CNT, LFW 등)
- Thermal Reliability 및 Interface 안정성 향상
✅ 종합 요약
| 구분 |
핵심 트렌드 |
| Gate 저저항화 |
CVD W → LFW 전환, 저비저항·고내열 금속 개발 |
| Interconnection |
Cu Barrier·Seed 최적화, ALD 기반 Gap Fill 기술 |
| 미세 패턴 신소재 |
CNT, Graphene, Co, Ru 등 차세대 금속 물질 개발 |
| 공정 통합 |
PVD–ALD–ECP Cluster Tool로 일체형 제조라인 구축 |
✅ 한줄 요약
PVD 공정의 미래는 저저항화·Barrier-Free화·신소재화로 요약된다.
기존 Cu/W 중심 구조에서 벗어나, LFW·ALD·CNT·Graphene을 활용한
차세대 배선 및 게이트 공정이 핵심 경쟁력으로 부상하고 있다.