반도체 6번째 금속배선공정 및 전공정 장비 / 관련기업

 

지난 시간에는 반도체 제조 공정 중 다섯 번째 단계인 증착 및 이온 주입 공정에 대해 설명드렸는데요.
오늘은 그 뒤를 잇는 여섯 번째 공정인 금속 배선 공정(Metal Wiring Process)에 대해 함께 살펴보도록 하겠습니다.

 

 

금속 배선 공정의 개요

 

금속 배선 공정은 반도체 전공정의 마지막 단계로, 반도체 소자 내 회로들이 실제로 동작할 수 있도록 전기적 연결 경로를 구성하는 작업입니다.

포토, 식각, 증착, 이온 주입 공정을 통해 회로 패턴이 형성된 웨이퍼 위에 금속을 증착하여 배선을 연결함으로써, 외부에서 전기 신호가 흐를 수 있게 됩니다.

 

이 공정은 단순히 배선을 형성하는 데 그치지 않고, 반도체의 전기적 성능과 신뢰성을 좌우하는 매우 중요한 역할을 수행합니다.

 

금속배선 공정 설명 (출처: SK하이닉스 뉴스룸)

 

사용되는 금속 재료와 베리어 메탈

금속배선 재료의 필요조건 (출처: 삼성반도체이야기)

 

금속 배선 공정에서 주로 사용되는 금속은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 등이며, 각각 전기 전도도, 가공성, 내열성 등의 특성을 고려하여 선택됩니다.

 

과거에는 알루미늄이 널리 사용되었으나, 실리콘과 반응하여 접합면이 손상될 가능성이 있었기 때문에 이를 보완하고자 베리어 메탈(Barrier Metal)을 도입하게 되었습니다.

 

베리어 메탈 설명 (출처: SK하이닉스 뉴스룸)

 

베리어 메탈은 금속과 실리콘 사이에 얇은 금속막을 형성하여 상호확산을 방지하고 안정적인 계면을 유지하는 역할을 합니다.

 

금속막의 형성과정

금속 배선은 일반적으로 증착공정(Deposition Process)을 통해 진행됩니다.

이 과정은 진공 상태의 챔버에서 금속 원소를 고온 또는 플라즈마 상태로 기화시킨 후, 웨이퍼 표면에 얇고 균일한 금속막을 형성하는 방식입니다.

 

주요 증착 방식으로는

• 물리적 기상 증착(PVD)
• 화학적 기상 증착(CVD)

이 있으며, 공정 특성과 회로 구조에 따라 적절한 방법이 선택됩니다.

 

형성된 금속막 위에는 포토 공정과 식각 공정을 거쳐 회로 설계에 따라 금속 배선 패턴이 정밀하게 가공되며, 이러한 작업은 단일층에 그치지 않고 다층 구조(Multi-level Interconnect)로 반복되며 고집적 회로를 구성하게 됩니다.

 

금속 배선 공정 관련 기업

해당 공정에 사용되는 장비 및 소재는 고도의 정밀성과 기술력이 요구되며, 국내에서도 이를 전문적으로 생산하는 기업들이 존재합니다.

• 케이씨텍: 증착 및 식각 장비 제조
• 원익QNC: 석영 및 세라믹 부품 공급
• 제우스: 플라즈마 식각 및 세정 장비 전문기업

이러한 기업들은 글로벌 반도체 수요 및 팹(Fab) 투자 확대에 따른 수혜를 받을 수 있어, 투자 관점에서도 주목할 만합니다.

 

공정의 의미와 역할

금속 배선 공정은 반도체 회로가 단순히 형성되는 것을 넘어, 실제 전기 신호가 흐를 수 있도록 구현하는 중요한 공정입니다.

해당 공정이 마무리되면, 반도체는 전기적 기능을 갖추게 되며 이후 패키징, 본딩, 테스트 등의 후공정으로 넘어가게 됩니다.

즉, 금속 배선 공정은 반도체 소자의 실질적인 기능 구현을 위한 전공정의 최종 마무리 단계라고 할 수 있습니다.

결론

공정명	금속 배선 공정 (Metal Wiring Process)
공정 목적	트랜지스터 및 회로 간 전기적 연결 형성
사용 금속	알루미늄, 구리, 텅스텐, 티타늄 등
핵심 기술	베리어 메탈, PVD/CVD 증착, 다층 배선
관련 기업	케이씨텍, 원익QNC, 제우스 등
공정 위치	반도체 전공정의 마지막 단계

 

지금까지 반도체 8대 공정 중 여섯 번째 공정인 금속 배선 공정에 대해 살펴보았습니다.
이 공정은 반도체의 실질적인 동작을 가능케 하는 매우 중요한 단계로, 앞으로의 후공정 이해에도 기초가 되는 개념입니다.

 

다음 편에서는 반도체 7번째 공정인 EDS공정에 대해서 알아보겠습니다.

 

삼성반도체이야기(뉴스룸)을 참고해서 작성했는데 아래 링크를 들어가서 확인해 보세요!!

 

 

 

지난번 공유했던 5번째 증착공정과 이온주입공정에 대해서도 같이 공부해 보세요!!

반도체 5번째 증착공정과 이온주입공정 / 관련기업