삼성전자와 하이닉스반도체가 올해부터 고집적 메모리 반도체의 회로를 연결하는 배선 금속 재료를 기존 알루미늄에서 구리로 본격 교체, 차세대 메모리 제품을 주도한다.
알루미늄 배선은 극미세 공정에서 저항치가 높은 탓에 처리속도 지연·전력 손실·고집적화 한계 등의 단점을 안고 있어 구리가 이를 해결하는 차기 재료로 주목받았지만 구리 패턴형성 어려움 등의 기술적 문제로 메모리에서 만큼은 전면 사용을 꺼려왔다.
13일 업계에 따르면 삼성전자·하이닉스는 50나노급 이하 D램·낸드 플래시 메모리의 미세공정 라인에서 회로 패턴을 구리로 구현한 제품을 첫 양산하거나 그 비중을 본격적으로 늘리기로 했다. 특히 양사는 ‘구리배선확산방지막’ 등의 구리 금속배선 형성 기술을 바탕으로 차세대 초고속·고집적 반도체를 제조해 메모리 시장에서 시장 지배력을 확고히 유지한다는 전략이다. 반도체 소자에서 구리배선은 주위 절연막인 이산화규소와 쉽게 반응, 소자의 신뢰성을 떨어뜨리는데 반해 구리배선확산방지막은 이를 막아주는 역할을 한다.
양사는 또 반도체 회로를 형성하는 X·Y 축 중 우선 한 축을 구리 배선재료로 사용하고 향후 X·Y 양 축 모두를 구리 금속 배선으로 전면 교체할 예정이다.
하이닉스는 구리 배선 재료를 반도체 공정에 올해 첫 적용, 알루미늄 배선 공정을 단계적으로 줄인다. 이 회사는 3분기부터 양산하는 44나노 D램 제품에 구리를 회로 패턴으로 사용키로 했다. 또, 내달 양산하는 41나노 낸드 플래시 메모리의 회로패턴도 구리로 형성키로 했다. 하이닉스는 이를 통해 기존 알루미늄 배선의 메모리 보다 속도가 빠르고 전력 손실이 적은 제품을 양산, 메모리 시장 지배력을 지킨다는 전략이다.
삼성전자도 56나노 D램·42 나노 낸드 등의 일부 제품에 구리 금속을 배선 재료로 사용, 양산하고 있으며 이를 단계적으로 확대할 계획이다. 특히 삼성전자는 300㎜ 팹인 16 라인을 구리배선 전용 메모리 라인으로 적극 활용하고 4분기 양산 예정인 44나노 D램·35나노 낸드 제품에도 구리를 배선재료로 사용할 계획이다.
안수민기자 smahn@etnews.co.kr