반도체 장비 시장점유율 1위 미국 어플라이드머티어리얼즈(AMAT)가 8인치(200㎜) 화합물 반도체용 장비 공급을 본격화한다. 8인치·12인치가 일반화 된 일반 실리콘(Si) 반도체와 달리, 화합물 반도체는 아직 6인치(150㎜) 공정이 메인이다.

AMAT은 8인치 SiC(실리콘카바이드) 반도체 생산용 장비 신제품을 출시하고, 기존 화합물 반도체 제조사들의 8인치 공정 전환을 지원한다고 14일 밝혔다. 8인치 웨이퍼로 화합물 반도체를 생산하면, 웨이퍼 1장 당 다이(die) 수를 두 배로 늘릴 수 있다. 그 만큼 효율적 생산이 가능하다.

SiC와 GaN(질화갈륨) 등 화합물 반도체는 고전압에도 작동이 가능하고, 전력변환 효율이 높아 전기차 분야에서 수요가 크게 늘고 있다. 시장조사업체 옴디아는 화합물반도체 시장(SiC⋅GaN)이 2021년 16억달러, 2025년까지 40억달러(약 4조6000억원)로 성장한다고 전망했다.

그러나 그동안 화합물 반도체는 Si 대비 시장이 크지 않고, 다품종 소량생산 체제가 일반화 돼 대구경 공정 전환에 대한 필요성이 낮았다. 그러다 보니 제조업체 대부분이 4인치 혹은 6인치 공정에서 화합물 반도체를 생산했고, 관련 장비 시장도 그에 맞춰 성장해 왔다. 이번에 장비 업계 1위인 어플라이드머티어리얼즈가 8인치 화합물 반도체용 장비를 공급을 본격화하면서 업계 공정 전환이 유도될 수 있을지 주목된다.

순다르 라마무르티(Sundar Ramamurthy) AMAT 부사장 겸 총괄매니저는 “전 세계적으로 반도체 수요가 급증함에 따라 반도체 제조사는 웨이퍼 크기를 지속적으로 대형화해 반도체 생산량을 크게 늘려야 한다”고 말했다.

이번에 AMAT이 출시한 8인치 화합물 반도체용 장비는 CMP(화학적기계연마)와 이온주입 설비다.

웨이퍼 표면 결함은 후속 레이어를 통해 전달되기 때문에 수율 관리가 특히 중요하다. AMAT은 연마 및 소재 제거 측정, 세정·건조를 하나의 시스템에 통합한 ‘미라 듀럼(Mirra Durum)’ CMP시스템을 개발했다. 이 시스템은 기계로 연마된 SiC 웨이퍼와 비교했을 때 완성된 웨이퍼 표면조도(거친 정도)를 50분의 1로 감소하고, 배치 CMP 공정 시스템에 비해 표면조도를 3분의 1로 줄였다고 AMAT은 설명했다.

이온주입기는 SiC 반도체 제조 시, 소재 내에 미세한 불순물을 넣어 회로 내 전류 흐름을 활성화시키는데 사용한다. AMAT의 새로운 핫 임플란트 기술은 격자 구조에 손상을 최소화해 이온을 주입해 실온에서의 임플란트에 비해 저항을 40분의 1로 감소시킨다고 설명했다.