메모리반도체 : 정보를 저장하고 기억 -RAM : 읽고 쓰기, 휘발성메모리, 주기억장치, 일시적로딩, 일시적저장 -ROM : 읽기만, 비휘발성메모리. 입출력시스템, IC카드
비메모리반도체 : 연산추론 등 논리적인 정보처리 기능 수행(System LSI) -CPU, 모바일용 AP제품, 이미지센서
영업의 개황
세계최초로 Multi-Step EUV 본격적용한 DRAM
7세대 V-NAND 채용 SSD
5나노 2세대 및 4나노 공정제품
2.하이닉스
메모리반도체 : 정보를 저장하고 기억 모바일수요, PC 및 서버 수요, 5G전환, 데이터센터 업체가 성장에 영향
-휘발성메모리(DRAM) : 전원이 끊어지면 정보가 지워짐. 컴퓨터 메인메모리, 동영상및게임구현을 위한 그래픽메모리, 가전제품의 디지털화,모바일용DRAM
-서버메모리 : 클라우딩컴퓨터, 기업데이터 클라우드 전환, 데이터센터확장
-비휘발성메모리(Flash메모리) : 전원이 끊겨도 저장된 정보가 남아있음 디지털비디오, 디지털사진등 대용량정보저장. USB, MP3, 네비게이션,SSD, 모바일기기. 고객지향적인 제품 수요가 증가 클라우드, 고용량스마트폰, PC,콘솔게임 도입이 성장에 중요. 1)노어(NOR)형 (Code저장형) 2)낸드(NAND)형 (Data 저장형) : 디지털미디어 기기, USB, Flash카드, SSD (정보저장장치),
비메모리반도체 : 정보처리를 목적으로 제작되는 반도체. 아날로그, 로직, 마이크로, 디스크리트, 센서로 분리. 하이닉스는 CIS(CMOS Image Sensor) 생산 -CIS : 이미지센서는 빛 에너지를 감지하여 그 세기의 정도를 영상 데이터로 변환해주는 반도체소자. 디지털촬영기기에서 필름 역할 PC카메라, 블랙막스, 휴대폰카메라,감시카메라 + 스마트TV, AR, VR, 자율주행 핵심 부품
이베스트 최영산 티씨케이의 CVD-SiC Ring은 기본적으로 반도체 Wafer 공정시 Wafer 바깥 부분에 위치 하여 Wafer를 붙잡아두는 역할을 수행하는 Focus Ring을 의미한다. 다만, 이러한 Focus Ring의 소재를 SiC를 사용하고, 제조 공정에 CVD를 이용한 제품을 CVD-SiC Ring이라 할 수 있다. 특히 Dry Etching 공정에서는 Focus Ring의 역할이 중요해지게 되는데, Dry Etching 공정의 특성상 챔버 안에서 플라즈마 상태의 이온 가스를 웨이퍼 위로 때리면서 표면을 식각하기 때문에 웨이퍼의 가장 자리가 깨지거나 움직일 수 있게 되고, Focus Ring이 이를 보호하면서 붙잡는 역할을 수행하기 때문이다. 식각의 과정을 예를 들어본다면, 에칭가스인 CF4(사불화탄소)의 이온화로 인해 떨어져 나온 불소(F) 원자가 웨이퍼 표면 Si와 반응해 SiF4(사불화규소)를 만들게 되고, 이 때 휘발성이 SiF4가 날아가게 되면서 자리가 깎이게 되는 방식이다. 중요한 점은, 이러한 식각 공정의 난이도 상승과 에칭 공정 횟수 증가는 필연적으로 웨 이퍼를 잡아주고 보호해주는 Ring의 마모를 일으키게 되고, 이 때 Ring을 교체하려면 공정을 멈추고 에칭 챔버를 다시 세정하면서 Ring을 교체해주는 일련의 과정이 필요해 지게 된다는 점이다. 그리고 이러한 과정에서 발생되는 비용 문제를 해결하기 위해 고 안된 방법이 life time이 더 긴 SiC Ring을 사용하는 방식이었다. 즉, 기존에는 Wafer 의 재질과 유사한 Silicon 소재가 기존에는 사용되었으나, plasma 이온 등에 의한 침식 이 빠르게 진행되고 있어 plasma의 내화학성이 뛰어난 SiC 소재로의 개발이 진행된 것 이다. 또한 반응 소결 SiC 소재를 사용한 Ring의 경우에는 불순물과 particle 문제가 여전히 발생하였고, 이에 따라 동사는 life time이 silicon 소재보다 길고, 반응 소결 SiC 소재보다 불순물과 particle이 존재하지 않는 CVD-SiC Ring을 개발하게 되었으 며, 사실상 시장을 독점하는 85% 수준의 MS를 기록하게 되었다. 한마디로 말하자면, CVD-SiC Ring은 건식 식각 공정에서의 생산 수율과 원가 경쟁력을 모두 높여주는 역 할을 담당하고 있다.
Before market 과 After market 반도체 공정 소모품 시장은 Before market과 After market으로도 분류한다. Before market은 반도체 장비회사들에 직접 납품하고, After market은 반도체 장비회사와 무관하게 별도로 반도체 생산회사에 파는 방식이다. 자동차 부품에서 순정품 시장과 비슷한 시장이 Before market이고, 사제 부품시장과 비슷한 시장이 After market이다. 즉 Before market은 신뢰성이 높고 사후 문제가 발생해도 책임소재가 분명하나 비싸다는 단점이 있다. 그러나 Before market의 단점은 반도체 공정에 들어가는 고가의 반도체 장비와 반도체 공정이 멈출 때 발생하는 손실에 비하면 큰 문제는 아니다. 따라서 반도체 공정 소모품 시장에서 Before market이 After market보다 크다. 특히 고가나 주요 장비시장에서 Before market의 비중은 더 커진다. 다만 Before market은 진입이 어렵다. 세계적인 반도체 장비회사들의 신뢰를 얻어야하고, 그들이 요구하는 일정 수준 이상의 물량을 안정적으로 생산해야 하기 때문이다. 티씨케이는 글로벌 반도체 장비회사인 램리서치와 어플라이드머트리얼즈 등에 직접 납품하는 Before market 위주로 영업하고 있다.
SiC(실리콘 카비이드, 탄화 규소)
Solid SiC Solid SiC는 반도체 식각공정 중 건식 식각(Dry Etcher)장비에 들어가는 SiC 소모품이다. 식각공정 시 웨이퍼 바깥 부분에서 웨이퍼를 붙잡아 생산 수율을 높이는 CVD-SiC Ring이 대표적이다. 이 제품은 과거 산화피막 처리된 알루미늄인 알루미나나 웨이퍼 재질과 비슷한 실리콘 소재 등이 사용되었는데, 플라즈마 이온에 의한 침식이 늘어나 플라즈마 내화학성이 뛰어난 SiC로 대체되고 있다. 특히 식각 공정의 난이도가 높은 3D 낸드 공정에서 사용량이 크게 늘었다.
반도체 쿼츠(석영유리) 마스크(회로설계된 기판)을 실제 1~5배로 확대하여 쿼츠라고 부르는 유리판 위에 전자빔을 이용해 새기면 마스크가 완성
식각공정?(Etching) 포토공정 후 필요한 회로패턴을 제외한 불필요한 부분을 제거하는 공정으로 원하는 반도체 회로패턴을 실질적으로 만드는 공정이라고 보면 된다. 좀더 쉽게 접근해보면 산화막을 입힌 웨이퍼에(산화공정)->포토레지스트를 입한 후 빛을 쬐어 필요한 부분의 PR만 남겨놓은 상태에서(포토공정)->PR이 없는 부분을 식각하여 깎아내어 회로 패턴을 만듬(식각공정)
식각에서 중요한 요소들
1.식각속도(Etch Rate) -공식 : 식각된 두께/식각 진행 시간 으로 일정시간동안 식각된 두께를 의미한다. -당연히 식각속도가 빠를수록 좋다
2.선택비(Selectivity) -공식 : 식각을 원하는 부분의 식각 속도/식각을 원하지 않는 부분의 시각속도로 정의 -웨이퍼를 식각할때 원판 전체를 다 하는거지 미세회로 모양대로 식각할수 없기때문에 식각을 원하지 않는 부분은 레지스트를 입혀 최대한 깍이지 않도록 보호해야하고, 시각을 원하는 부분은 확실하게 식각을 해야한다. 바로 이 차이를 '선택비'라는 개념으로 접근해서 선택비가 클수록 원하는 부분을 효율적으로 잘 깎는다 하는거고, 선택비가 낮으면 원하지 않는 부분도 많이 깎는다. 이런 의미, 즉 EUV등 미세화로 진행될수록 선택비가 높아야 정교한 회로를 만들수 있고, 식각공정의 소재나 장비 또한 선택비를 최대한 높이는 방향으로 기술개발이 되고 있다고 이해하면 된다.
식각의 선택비 공식
3.등방성(Isotropic) -모든 방향으로 동일하게 식각된다는 의미 -수직, 수평 전방위로 동일하게 식각이 퍼져나가기 때문에 Under cut이라는 현상 발생 -즉, 깍으면 안되는 부분까지 옆으로 깎아 버린다는 의미로 반도체에서 등방성이 있을수록 미세화 수준이 낮다고 이해하면 된다. -주로 화학적 습식방식에서 나타난다.
4.비등방성(Anisotropic) -수직, 수평간 다르게 식각된다는 의미 -반도체의 경우 undercut현상이 나면 안좋으므로 특정 방향으로만 더 정확하게 깎아주는 비등방성이 미세회로 구현에는 더 적합하다. -주로 물리적 건식방식에서 나타난다.
습식식각은 화학적 식각으로 식각능력 자체는 우수하지만, 등방성으로 인해 언더컷이 발생하여 원하지 않는 부분까지 식각이 되는 단점이 있음. 건식식각은 물리적으로 식각하기 때문에 비등방성으로 언더컷이 발생하지 않아 미세회로에 적합하다. 다만 건식식각은 깊게 파고 들어가는 식각능력은 떨어진다는 단점이 있음.
식각할 물질에 따른 식각장비
1.폴리실리콘 식각장비 -NAND에서 플로팅게이트는 폴리실리콘 사용/ 차지트랩은 질화막 사용하기 때문에 플로팅게이트방식의 NAND식각에 폴리실리콘 식각장비가 사용됨. -Si식각은 크게 2종류인데 Single Crystal Si Etch(단결정 식각), Poly Si Etch(다결성식각)이 있음. 폴리실리콘은 다결정이라 내부 전자 이동속도가 빨라 칩의 Gate에 주로 쓰이고, 이외 부분은 단결정 Crystal Si가 쓰임 ->폴리실리콘 식각장비(에이피티씨)
-FO-WLP등 첨단 패키징은 두께를 얇게 하기 위해 웨이퍼 뒷면이나 웨이퍼 일부를 깎아내기도 함. TSV 공정 역시 얇게하기 위해 웨이퍼 뒷면을 식각해서 깎는데 역시 폴리실리콘 식각장비가 필요함. *플로팅게이트(FG) : 전자포획층에 폴리실리콘 사용, 보존성은 차지트랩보다 유리하지만 내구성, 확장성은 떨어짐->인텔방식으로 2021년 144단 NAND 개발중 *차지트랩(CTF): 전자포획층에 폴리실리콘 대신 질화막(Nitride)사용, 폴로팅게이트 방식보다 내구성, 확장성 유리함->삼성전자, 마이크론(176단부터 차지트랩채택), 키옥시아(96단), SK하이닉스
2.실리콘 다이옥사이드(Dioxide) 식각장비 -흔히 우리가 알고있는 식각공정, 포토레지스트(PR) 밑에 있는 웨이퍼 산화막을 식각하는 공정에 쓰이는 장비
3.금속(Metal) 식각장비 -반도체 회로를 만드는 과정에서 전기적 신호를 주고받기 위해 금속으로 칩 내부를 연결하는 '금속배선공정'이 있는데 이때 사용되는 금속부분을 식각하여 원하는 배선을 만들때 식각공정이 필요하다. -Al+Cu합금은 플라즈마를 통해 Dry Etch를 하고, 보통 많이 쓰이는 Cu배선공정엔 CMP를 통해 물리적 식각을 한다.
4.에치백(Etch back) -포토공정 없이 증착막질의 식각 선택비 차이를 활용해 식각을 통해 원하는 형태의 패턴을 형성하는 공정장비 -초미세 패턴을 구현하진 못하지만, 난이도가 낮은 패턴은 구현가능하다. -쉽게 말해 닭잡는데 소잡는 칼 안쓰겟다는 거다. 시간과 원가측면에서 -정리하자먼, 포토공정으로 EUV, ArF같은 비싼 노광기로 패턴을 굳이 그릴필요가 없는 난이도가 낮은 반도체 칩의 경우 굳이 노광기를 쓰지 않고, 식각장비를 통해 불필요한 부분만 식각함으로써 마치 노광기로 한것처럼 듬성듬성한 패턴정도는 충분히 만들수 있다는거다. -여기에 쓰이는 장비가 Etch Back이고, 일본 TEL과 미국AMAT가 독과점 하는 장비인데 피에스케이가 삼성전자 국산화 요구로 퀄 진행중에 있다. 22년쯤엔 수주가 나오지 않을까?
식각공정 밸류체인
식각공정은 8대 공정 중 가장 중요한 공정 중 하나이다. 특히 NAND는 더블스택킹 등 150단 이상으로 위로 쌓아올리는 방향으로 기술발전이 이루어지고 있어 더 부각되는 공정이기도 하다. 높이 쌓은만큼 이걸 한번에 깔끔하게 식각으로 뚫어야 공정원가를 절감할수 있기때문에~! 또한 국산화 이슈도 있어서 세부공정 소부장별로 꼭 알아두어야 다음에 기회가 왔을때 먹을수 있다. 폴리실리콘으로 유일한 국산장비인 에이피티씨의 국산화, NAND고단화에 따른 PR Strip중요성 부각상황에서 글로벌 독과점 기업인 피에스케이, H-프리커서가 중요해지면서 각광받는 디엔에프, 미세화에 따라 건식식각이 중요해지면서 플라즈마 관련으론 유일한 뉴파워프라즈마, 건식식각 파츠의 원익 QnC등 알고있으면 기회는 계속온다.
