AMAT, 최첨단 하이브리드 본딩 시스템 앞세워 로직·HBM 시장 공략

6개 공정 하나로 통합…기존 구조 대비 본딩 시간 10분의 1로 줄여

어플라이드머티어리얼즈(AMAT)가 최첨단 하이브리드 본딩 시스템으로 AI 반도체 시장 공략에 나섰다. 해당 시스템은 본딩 공정에 필요한 주요 공정을 단일로 통합해, 생산성 및 효율을 10배 이상 끌어 올린 것이 특징이다. 향후에는 HBM(고대역폭메모리) 분야에도 적용하는 것을 목표로 하고 있다.

어플라이드머티어리얼즈코리아는 26일 서울 인터컨티넨탈 파르나스에서 기자간담회를 열고 회사의 최첨단 하이브리드 본딩 시스템에 대해 이같이 밝혔다.

허영 어플라이드머티어리얼즈 하이브리드 본딩 기술 디렉터(사진=장경윤 기자)ㅁ

통합 시스템으로 본딩 시간 대폭 감소…로직 넘어 HBM 적용 목표

어플라이드는 이번 간담회를 통해 최첨단 전공정 및 후공정, 계측용 신규 장비를 발표했다. 3종 장비 모두 AI 산업을 위한 고성능 로직·메모리 반도체 제조 공정을 타겟으로 한다.

가장 먼저 소개된 '키넥스(Kinex)' 본딩 시스템은 업계 최초의 D2W(다이-투-웨이퍼) 하이브리드 본더 통합 시스템이다.

하이브리드 본딩은 기존 칩 연결에 필요한 미세한 범프(Bump)를 제거하고, 칩과 칩을 직접 접합해 패키징 성능 및 밀도를 높이는 기술이다. 현재 최첨단 파운드리 공정에 적용되고 있으며, 향후에는 HBM(고대역폭메모리)용 본딩 공정에서도 상용화될 것으로 기대된다.

어플라이드는 주요 반도체 후공정 장비기업 베시(Besi)와 협력해, 하이브리드 본딩 공정의 핵심 단계를 하나의 시스템으로 통합했다. 투입된 웨이퍼의 세정 및 표면 활성화, 칩 정렬, 어닐링 등을 거쳐 실제 하이브리드 본딩이 진행되는 전 과정을 수행한다.

허영 어플라이드 하이브리드 본딩 기술 디렉터는 "키넥스는 본딩에 필요한 6가지 공정을 단일 시스템에 통합해, 각 장비를 개별적으로 두는 구조 대비 생산성 및 효율성을 높일 수 있다"며 "키넥스 시스템을 통한 본딩 공정의 소요 시간은 1시간으로, 10시간 이상이 필요했던 기존 구조 대비 시간을 대폭 줄일 수 있다"고 설명했다.

현재 키넥스 시스템은 다수의 고객사에 도입되고 있다. 로직 분야에서는 양산 적용됐으며, 메모리 분야에서는 개발 단에서 장비가 운용되고 있는 것으로 관측된다.

어플라이드머티어리얼즈의 키넥스 하이브리드 본딩 시스템 개념도(사진=어플라이드머티어리얼즈)

최첨단 증착, 전자빔 계측 시스템도 개발 

또한 어플라이드는 GAA(게이트-올-어라운드) 공정을 위한 '센투라 엑스테라(Centura Xtera)' 증착 시스템을 공개했다.

GAA는 반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널 4개면을 모두 감싸는 기술이다. 기존 3개면을 감싸는 핀펫(FinFET) 구조 대비 데이터 처리 속도, 전력 효율성 등을 높일 수 있다. 삼성전자 등 주요 파운드리 기업이 3나노미터(nm) 이하 공정부터 적용하기 시작했다.

해당 증착 시스템은 통합 선세정(Pre-clean) 및 식각 공정을 포함한 저용량 챔버 구조를 갖췄다. 덕분에 기존 증착 대비 가스 사용량을 50% 줄이면서도 공백(Void) 없이 GAA 트랜지스터를 형성한다.

함께 발표된 '프로비전(PROVision) 10'은 GAA 공정을 적용한 첨단 로직 칩은 물론, 차세대 D램과 3D 낸드 등에 적용할 수 있는 전자빔 계측 시스템이다. 업계 최초로 냉전계 방출(CFE) 기술을 적용해 기존 열전계 방출(TFE) 대비 나노미터(nm) 단의 이미지 해상도를 최대 50% 높인다. 이미징 속도도 최대 10배 빠르다.

엑스테라 및 프로비전 시스템은 최첨단 로직 및 메모리 고객사 채택되고 있다.

박광선 어플라이드 대표는 "AI 산업의 발달로 고성능 반도체에 대한 수요가 증가하면서, 최첨단 파운드리 및 패키징 기술들이 떠오르고 있다"며 "어플라이드는 관련 분야에서 강력한 솔루션을 제공하고 있어, 내년 뿐만이 아니라 향후에도 경쟁력을 발휘할 것"이라고 말했다.