화학뉴스

일본이 반도체 원자확산접합법(ADB: Atomic Diffusion Bonding) 보급 확대에 나섰다.
도호쿠(Tohoku)대학과 Canon Anelva, Musashino Engineering이 반도체 제조 분야에서 보급할 계획인 원자확산접합법은 금속막과 산화막·질화막 등을 실온에서 무가압 접합하는 기술로 최신 장치는 300밀리리터 웨이퍼에도 대응하는 것으로 알려졌다.
연구팀은 원자확산접합법이 웨이퍼, 칩, 방열부품 등 접합과 파워반도체용 SiC(탄화규소) 웨이퍼 제조 등에서 이용될 것으로 상정하고 있으며 칩 3D화와 칩렛(Chiplet) 등을 집적할 때도 활용을 기대하고 있다.
먼저 파워반도체 웨이퍼 디바이스 제조에서 이용을 촉진하고 중기적으로는 로직·메모리 등을 포함한 전체 차세대 디바이스로 보급을 확대할 계획이다.
원자확산접합법은 고평활 금속 등 박막을 서로 접촉시켜 계면에서 원자이동에 따른 재배열 및 결함의 보전을 이용해 접합하는 공법이다. 0.2나노미터 금속 박막을 접합할 수 있으며 유전성 및 광학손실이 없는 계면을 형성할 수 있고 접합면을 기능성 박막으로 이용이 가능하다는 점 등이 특징이다. 시마쓰 타케히토 도호쿠대학 학제과학 프론티어연구소 교수가 제창했으며 1인자로서 연구개발을 추진하고 있다.
지금까지 진공에서 금속소재 박막 및 질화막, 산화막끼리의 접합과 대기 중에서 금·은 박막 및 산화막끼리의 접합이 가능한 것으로 확인됐다.
Canon Anelva는 성막 공정부터 접합까지 일관 담당하는 양산용 원자확산접합 장치 BC7000 시리즈를 판매하고 있으며 2022년 말 300밀리미터 웨이퍼에 대응 가능한 최신 장치 7300을 발매했다.
Musashino Engineering은 상온에서 원자확산접합법에 대응하는 실험 장치를 제공하고 있으며 상온·무가압 접합 평가를 위한 솔루션을 추진하고 있으며 소니(Sony)의 광학부품 및 니치아(Nichia)의 고출력 자외선 LED(Light Emitting Diode), 무라타(Murata Manufacturing)의 탄성표면파(SAW) 필터 등에 채용됐다.
반도체 영역에서도 극소전기기계 시스템(MEMS)과 방열, 웨이퍼 접합 니즈가 증가함에 따라 이용이 확대될 것으로 전망하고 있으며 먼저 파워반도체 디바이스와 방열부품 접합 등에서 제안활동을 추진하고 차세대 로직·메모리에서 검토되고 있는 웨이퍼끼리의 접합이나 칩 접합 등으로 적용 범위 확대를 계획하고 있다.
SiC는 웨이퍼 제조 도입을 위한 기술 개발 역시 진행되고 있다.
4H-SiC 웨이퍼와 스퍼터링으로 형성한 SiC를 접합하는 프로세스가 주목받고 있으며 1장의 4H-SiC로 수십장의 SiC 접합 기판 양산이 가능하다.
자동차용 등에서 SiC 수요가 급증하고 있어 150밀리미터 그레이드와 차세대 200밀리미터 그레이드를 함께 고려해 기술개발과 웨이퍼 생산기업에 도입하는 방안을 추진할 계획이다. (Y)