어플라이드, 하이브리드 본딩·TSV 기반 칩렛 패키징 신기술 선보여

어플라이드 머티어리얼즈가 출시한 이종 접합 칩기술용 하이브리드 본딩·TSV 신기술 . /어플라이드 머티어리얼즈 제공

어플라이드 머티어리얼즈(이하 어플라이드)는 하이브리드 본딩과 실리콘관통전극(TSV) 공법을 사용해 칩렛을 최신 2.5D 및 3D 패키지에 접합하는데 도움을 주는 재료와 기술, 시스템을 출시했다고 18일 밝혔다.

이번에 출시된 신기술은 반도체 회사가 다양한 기능, 기술 노드, 크기의 칩렛을 최신 패키지로 결합해 단일 제품처럼 작동하도록 지원한다. 신기술은 반도체 제조업체가 새로운 방식으로 칩의 PPACt(전력∙성능∙크기∙비용∙시장출시기간)을 개선하도록 돕는다.

칩 투 웨이퍼(chip-to-wafer), 웨이퍼 투 웨이퍼(wafer-to-wafer) 하이브리드 본딩은 구리 간 결합을 통해 칩을 연결해 결합된 소자가 단일 제품의 성능을 내도록 한다. 본딩에는 새로운 실리콘탄소질화물(SiCN) 소재가 사용된다. 주어진 면적에 훨씬 더 많은 구리 간 인터커넥트 통합에 필요한 구조적 안정성을 확보함해 전력 소비를 낮추고 기기 성능을 높일 수 있다.

함께 출시된 카탈리스트(Catalyst) CMP 솔루션을 통해 고객사는 후속 고온 열처리 단계에서 결합될 두 표면의 구리 소재를 의도적으로 오목하게 만드는 ‘디싱(dishing)’ 양을 제어할 수 있다. CMP 디싱은 구리 패드의 상단 표면에 원치 않는 금속 손실을 발생시켜 구리 간 결합의 완성도와 강도를 떨어뜨리는 에어 갭을 유발할 수 있다. 어플라이드의 카탈리스트 솔루션은 디싱을 줄이고 처리량을 높이는 동적 온도 제어 기술이다.

어플라이드는 더 높은 종횡비의 TSV를 구현하고 반도체 제조업체가 통합, 성능, 전력 목표를 달성하도록 지원하는 유전체와 금속 증착을 위한 새로운 기술을 선보였다. TSV는 적층된 칩을 정밀하게 연결해 주는 수직 와이어다. 실리콘에 트렌치를 식각한 다음 절연박막과 금속 와이어로 채우는 방식이다.

프로듀서 인비아 2(Producer InVia 2) CVD 시스템은 다양해지는 TSV 응용 분야에서 로직과 메모리 고객이 필요한 극한의 종횡비에서 유전체 라이너를 균일하고 전기적으로 견고하게 만드는 새로운 CVD 공정이다. 인비아 2 시스템은 특수 인 시튜(in-situ) 증착 공정을 사용해 고종횡비 TSV에 탁월한 적합성을 제공한다. 원자층증착(ALD) 기술보다 높은 생산성을 제공함으로써 TSV의 웨이퍼당 비용을 절감시켜 도입이 더욱 확대될 수 있다.

엔듀라 벤튜라 2 PVD 시스템은 널리 채택된 기존 제품을 최대 20대 1 종횡비를 가진 TSV 응용 분야로 확장한 제품이다. 벤튜라 2 시스템은 높은 전기적 성능과 신뢰성을 제공하는 완전한 필링을 위해 금속 TSV 와이어 증착의 제어를 향상시킨다. 새로운 TSV PVD 공정은 프로듀서 인비아 2 CVD 공정과 함께 사용하도록 최적화 돼 고객에게 까다로운 TSV 설계에 대한 솔루션을 제공한다. 벤튜라 2 시스템은 모든 첨단 파운드리 및 로직 칩 제조업체와 모든 주요 D램 생산업체가 사용 중이다.

어플라이드의 최신 프로듀서 아빌라(Producer Avila) PECVD 시스템은 TSV ‘리빌(reveal)’ 애플리케이션을 위해 설계됐다. TSV 공정 흐름에서 웨이퍼는 임시로 유리나 실리콘 캐리어에 접착된 다음 CMP와 식각을 사용해 얇게 만들어 TSV를 사용하도록 한다.

순다르 라마무르티 HI∙ICAPS∙에피택시 부문 부사장 겸 총괄 매니저는 “성능, 전력, 비용을 동시에 개선할 수 없는 기존 2D 미세화의 한계를 극복하는 데 이종 접합 칩기술이 도움되기 때문에 빠르게 성장하고 있다”며 “어플라이드의 최신 HI 솔루션은 2.5D 및 3D 구성에서 더 많은 트랜지스터와 배선을 패키징하는 첨단 기술을 발전시킬 수 있으며 이를 통해 시스템 성능은 높이면서 전력 소비는 줄이고 크기를 최소화해 제품 출시에 걸리는 시간을 단축할 수 있다”고 말했다.

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