삼성·SK, 차세대 D램서 '극저온' 신기술 경쟁 본격화

정밀 식각 가능해져...기존 고적층 낸드서 D램에도 적용 전망

삼성전자, SK하이닉스 등 국내 반도체 양대 기업이 차세대 식각 기술인 '극저온'에 주목하고 있다. 당초 해당 기술은 고적층 낸드를 타깃으로 개발돼 왔으나, 최근 차세대 D램에도 적용하기 위한 테스트가 진행되고 있는 것으로 파악됐다.

28일 업계에 따르면 삼성전자, SK하이닉스 등 국내 주요 메모리 기업은 D램에 극저온 식각 기술을 적용하기 위한 준비에 착수했다.

삼성전자 평택사업장(사진=삼성전자)

식각은 반도체 제조공정의 핵심 요소로, 웨이퍼 상에 도포된 물질 중 필요없는 부분을 제거하는 공정이다. 메모리 및 시스템반도체 분야에 두루 쓰인다.

특히 최근 반도체 업계에서는 극저온 식각 기술이 주목받고 있다. 극저온 식각이란, 최대 -60~-70°C의 환경에서 식각 공정을 진행하는 기술이다. 기존 식각은 최대 -20~30°C 환경에서 진행됐다.

극저온 환경에서는 화학적 반응성이 낮아져 보호막 없이도 정밀한 식각이 가능해진다. 식각률(1분당 막을 식각해내는 참호(Hole)의 깊이) 또한 향상된다.

이 같은 장점 덕분에 극저온 식각은 'V10'이라 불리는 삼성전자의 차세대 낸드에 적용될 예정이다. V10은 삼성전자가 내년 양산을 목표로 한 차세대 낸드로, 430단대로 추정된다.

경기 이천 SK하이닉스 사업장. (사진=SK하이닉스)

나아가 삼성전자, SK하이닉스는 차세대 D램에 극저온 식각 기술을 적용하기 위한 준비에 나섰다. 현재 글로벌 주요 장비기업으로부터 극저온 설비를 도입해, 실제 적용을 위한 테스트를 거치고 있는 것으로 파악됐다.

반도체 업계 관계자는 "삼성전자가 기존 V10 낸드에만 적용하려던 극저온 식각장비를 D램 라인에 적용해 테스트를 진행 중"이라며 "협력사들에게도 지난 3분기 말께 관련된 계획을 공유한 바 있다"고 밝혔다.

또 다른 관계자는 "SK하이닉스가 D램 내 커패시터의 구성 요소인 '하부전극'(Storage Node) 제조에 극저온을 도입하는 방안을 추진 중"이라고 설명했다. 커패시터는 전하를 일시적으로 저장하는 소자다.

극저온 식각이 D램 양산 공정에 적용되는 시기는 빨라야 D1d(7세대 10나노급 D램)으로 관측된다. 현재 메모리 업계는 내년부터 바로 전 세대인 D1c의 양산을 앞두고 있다.

또한 D램이 HBM(고대역폭메모리)의 핵심 요소인 만큼, 차세대 HBM 시장에도 영향을 미칠 전망이다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해 데이터 처리 성능을 크게 끌어올린 메모리다. 나아가 HBM 제조의 핵심 공정인 TSV(실리콘관통전극) 등에도 극저온이 적용될 수 있다는 게 업계의 시각이다.

반도체 업계 관계자는 "어떠한 물질을 식각하건, 일반적으로 더 낮은 온도가 식각에 유리하기 때문에 극저온 기술이 향후 적용될 수 있는 분야는 다양한 편"이라며 "여러 기술적 과제들이 있으나, 미래 HBM 양산에 적용될 가능성도 충분하다"고 말했다.