인터커넥트

트랜지스터 미세화를 가능하게 하는 혁신

로직 스케일링에는 트랜지스터는 물론, 이에 전력을 공급하고 연결하는 배선 기술의 발전도 필요합니다. AI GPU에 집적되는 트랜지스터가 수천억 개로 늘고 인터커넥트 길이도 수천 마일에 이르면서 저항과 커패시턴스가 증가함에 따라 재료와 공정의 혁신이 필수 과제가 되고 있습니다.

어플라이드 머티어리얼즈는 Endura™ (엔듀라) 시스템을 기반으로 인터커넥트 기술과 금속 증착 분야에서 업계를 선도하고 있습니다. Endura 시스템은 지난 30년간 생산된 거의 모든 칩의 기반이 되어 왔으며, 트랜지스터와 배선 모두에서 혁신을 이끌고 있습니다.  최신 Endura CuBS Volta™ (엔듀라 CuBS 볼타) 루테늄 CVD 시스템은 진공 상태에서 7가지 공정 기술을 통합해, 선택적 원자층증착(ALD) 배리어와 보이드 없는 구리 리플로우로 비아 저항을 최대 50%까지 줄이고 3nm 이하 로직 스케일링을 구현합니다. 또한 혁신적인 루테늄-코발트(RuCo) 라이너로 구리가 들어갈 공간을 더 확보해 와트당 성능을 높입니다.

배선 성능은 금속 자체 외에도 여러 요인에 따라 결정됩니다. 향상된 Black Diamond™ (블랙 다이아몬드) PECVD 시스템의 저유전율 유전막은 더욱 강력한 화학적 결합 네트워크를 통해 증가하는 기생 커패시턴스에 대응하고 기계적 강도를 40% 향상시켜 트랜지스터 배선층의 2nm 이하 스케일링을 가능하게 합니다. Producer Viva™ (프로듀서 비바) 처리 시스템은 Endura 구리 증착 공정과 공동 최적화(co-optimized)되어 구리 결정립(grain)을 더 크게 성장시키고 망간 도펀트를 표면으로 이동시켜 배선 저항을 30% 이상 감소시킵니다. 이어서 Opta™ (옵타) 화학기계연마(CMP) 플랫폼이 구리를 연마해 각 배선층을 나노미터 정밀도로 평탄화합니다. 이는 초점 심도가 제한적인 EUV 공정에 매우 중요합니다.

이러한 전면 기술의 발전에 이어, 인터커넥트 분야의 다음 주요 변곡점은 후면 전력 공급입니다. 전면 네트워크는 전력 및 신호 배선을 결합하여 혼잡을 유발하고 최대 50%의 전압 강하를 초래합니다. 전력을 후면으로 이동시키면 전면 설계가 단순화되고 저항과 전력 소모가 줄어들며 동일한 리소그래피 공정에서 로직 밀도를 20~30% 향상시킬 수 있습니다. 어플라이드는 전면 기술 혁신을 후면 애플리케이션에 적용하며 인터커넥트 분야의 리더십을 새롭게 떠오르는 시장 영역으로 확장하고 있습니다.

업계가 게이트올어라운드(GAA) 트랜지스터, 후면 전력 공급, 옹스트롬(angstrom) 수준의 피처(feature)로 전환함에 따라, 소자를 연결하는 배선도 소자 자체만큼 중요한 요소가 되고 있습니다.  어플라이드는 앞으로도 인터커넥트와 이를 기반으로 하는 칩의 발전을 뒷받침하는 재료공학 분야의 획기적인 혁신을 지속적으로 제공할 것입니다.