램리서치, 텅스텐필름 증착용 ALD 공정 선보여

반도체 장비 업계를 선도하고 있는 램리서치가 ‘ALTUS®’ 제품 군의 최신 버전으로서 불소 함량이 낮은 텅스텐 필름 증착을 위한 원자층증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정을 선보였다. 최신 ‘ALTUS Max E 시리즈’ 는 업계 최초 저 불소 텅스텐(Low-Fluorine Tungsten, LFW) 원자층증착(ALD) 공정으로서 메모리 칩 메이커들의 핵심 과제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 3D NAND와 DRAM 디바이스의 지속적인 확장을 가능하게 한다.

이 새로운 시스템은 메모리 애플리케이션 시장을 이끌고 있는 램리서치의 제품 포트폴리오를 기반으로 글로벌 시장을 견인하고 있다. 뿐만 아니라 선도적인 3D NAND와 DRAM 제조업체에서 높은 생산 포지셔닝을 가지고, 다수의 R&D 현장에서 사용되고 있다.

램리서치의 최고운영책임자(COO) 팀 아처(Tim Archer)는 “보다 강력한 디바이스에 대한 고객들의 수요는 우리로 하여금 고용량∙고성능 스토리지에 대한 필요성을 느끼게 한다. 증착과 식각이 이러한 고급 메모리 칩의 핵심적인 기술을 가능하게 하는 것이다. 이에 램리서치는 최신 ‘ALTUS Max E 시리즈’를 통해 메모리 포트폴리오를 확대하고 고객들이 차세대 산업 성장동력에 투자할 수 있도록 한다. 3D NAND의 활용이 가속화 되어온 지난 1년간, 램리서치 또한 3D NAND가 제공되는 시장에서 증착 및 식각 장비 설치를 늘려가며 출하량을 두 배로 늘려왔다.”라고 말했다.

제조업체들이 3D NAND의 메모리 셀 층 개수를 증가시킴에 따라, 워드라인(word line) 주입 애플리케이션 내 텅스텐 증착에 두 가지 문제가 드러났다. 우선, 텅스텐 필름 막에서 유전체로의 불소 확산이 물리적 결함을 야기할 수 있다는 것이다. 또한, 48쌍보다 많은 디바이스에서 누적된 높은 스트레스는 과도한 전력의 휘어짐을 초래할 수 있다. 이러한 결함과 스트레스는 수율 손실뿐만 아니라, 전기적 성능 및 디바이스의 신뢰성을 떨어트릴 수 있다. 그렇기 때문에 고급 3D NAND 디바이스에 사용되는 텅스텐 필름은 불소 및 고유의 스트레스를 최소화해야 한다. 더욱이 임계치수(Critical Dimensions, CD)가 줄어듦에 따라 매복된 워드라인(word line)의 DRAM과 로직 디바이스 내의 메탈 게이트∙메탈 컨택트에 대한 저항을 줄이는 것이 어려워졌다.

증착 제품 그룹 부사장 세샤 바라다라잔(Sesha Varadarajan)은 “메모리 칩 제조사가 작은 노드로 이동함에 따라 충족되어야 하는 기능들은 점점 좁아지고 고종횡비를 갖게 되었다. 램리서치의 최신 LFW ALD 솔루션은 필요한 텅스텐 주입 성능과 생산성은 제공하면서, 스트레스와 불소 레벨을 조정하고 저항을 낮추기 위해 제어된 표면 반응을 이용한다. 화학적 증기 증착 텅스텐과 비교하면, ‘ALTUS Max E 시리즈’는 불소함량을 100배까지 낮출 수 있고 스트레스를 최대 10배까지 줄일 뿐만 아니라, 저항을 30% 이상 줄일 수 있다. 이로서 현재 고객들이 가지고 있는 확장 및 통합이라는 중요한 문제의 일부를 해결할 수 있는 것이다.

LFW ALD 기술을 겸비한 ‘ALTUS Max E 시리즈’는 램리서치의 PNL®(Pulsed Nucleation Layer) 기술을 이용하는 고유의 ALD 증착 공정을 제공한다. 이는 텅스텐 ALD 기술에 있어 지난 15년간 1,000개 이상의 모듈을 생산하며 쌓아온 리더십이자 산업 표준이다. 램리서치는 PNL 기술로 화학적 증기 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 텅스텐이 ALD 텅스텐으로 변환할 수 있도록 이끌었다. 더불어 주입 성능 향상을 위해 ‘ALTUS® Max with PNLxT™’, ‘ALTUS® Max with LRWxT™’ 및 ‘ALTUS® Max ExtremeFill™’과 함께 낮은 저항력을 가진 텅스텐 솔루션을 개발하며 리더십을 지켜왔다.

ALTUS 제품은 램리서치의 쿼드-스테이션 모듈(Quad-Station Module, QSM) 아키텍처를 사용한다. 이는 스테이션 온도가 독립적으로 설정될 수 있기 때문에, 주입 성능을 손상시키지 않고 각 스테이션에 텅스텐 핵 생성과 불소, 스트레스, 저항의 주입을 최적화하기 위함이다. 또한 QSM 구성은 시스템 당 12개의 받침대 및 업계 최고 공간 생산성을 제공함으로써 모든 ALD 공정의 생산성을 최대화한다.