금속선(金屬線, Metal Line)은 반도체 금속배선 공정에서 전기가 잘 통하는 금속의 성질을 이용하여 반도체의 회로패턴을 따라 이어주는 전기길을 말한다.
반도체 금속선(Metal Line)은 반도체 소자 내에서 전기 신호를 전달하는 중요한 역할을 한다. 금속선은 반도체 칩의 다양한 회로 요소들을 연결하여 전기적 신호가 원활하게 흐를 수 있도록 한다.
금속선은 반도체 소자의 트랜지스터, 저항, 커패시터 등 다양한 소자들을 연결하여 전기 신호를 전달한다. 이를 통해 반도체 소자는 외부에서 입력된 신호를 처리하고, 다시 외부로 출력할 수 있다. 금속선의 품질과 배치 방식은 반도체 소자의 성능과 신뢰성에 큰 영향을 미친다.
금속 배선 공정(Metal Interconnect)은 반도체의 회로패턴을 따라 전기길, 즉 금속선(Metal Line)을 이어 주는 과정을 말한다. 말 그대로 전기가 잘 통하는 금속의 성질을 이용한다. 그러나 모든 종류의 금속들이 반도체의 금속 배선 공정에 사용되는 것은 아니다. 반도체에 들어가는 금속 재료는 다음과 같은 필요조건을 만족해야 한다.
- 1) 반도체 기판(웨이퍼)과의 부착성
부착이 쉽고 부착 강도가 뛰어나 반도체 기판인 실리콘(Si) 웨이퍼 위에 얇은 박막으로 증착할 수 있어야 한다.
- 2) 전기저항이 낮은 물질
금속선은 회로패턴을 따라 전류를 전달하는 역할을 하므로 전기저항이 낮은 물질이어야 한다.
- 3) 열적·화학적 안정성
금속 배선 공정 이후의 공정에서 금속선의 특성이 변하지 않는 것이 중요하다. 따라서, 후속 공정에 대해 열적, 화학적 안정성이 뛰어 나는지 또한 살펴보아야 한다.
- 4) 패턴 형성의 용이성
반도체 회로 패턴에 따라 금속선을 형성시키는 작업이 쉬운지를 확인해야 한다. 아무리 좋은 금속이더라도 식각 등의 공정 특성에 맞지 않는다면 반도체 배선 재료로 쓰이기 어렵다.
- 5) 높은 신뢰성
집적회로 기술의 발전으로 나날이 작아지고 미세해짐에 따라 금속 배선 역시 작은 단면에서 끊어지지 않고 오래갈 수 있는지도 중요한 조건이다.
- 6) 제조 가격
위와 같은 조건을 모두 만족하더라도 고가의 재료라면 대량생산을 하는데 어려움이 따르기 때문에 반도체의 재료로 부적합하다.
이렇게 까다로운 조건을 모두 충족시키며 반도체 제조 공정에 쓰이는 대표적인 금속에는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 등이 있다.
제조 공정[편집]
- 증착(Deposition): 금속선을 형성하기 위해 금속을 웨이퍼 표면에 증착한다. 주로 화학 기상 증착(CVD)이나 물리 기상 증착(PVD) 방법이 사용된다.
- 패터닝(Patterning): 포토리소그래피 공정을 통해 금속선의 패턴을 형성한다. 이 과정에서 감광제를 사용하여 원하는 금속선 패턴을 웨이퍼에 전사한다.
- 식각(Etching): 불필요한 금속을 제거하여 금속선 패턴을 완성한다. 주로 플라즈마 식각이나 습식 식각 방법이 사용된다.
- 배리어 메탈(Barrier Metal): 금속선과 반도체 소자 간의 확산을 방지하기 위해 배리어 메탈 층을 형성한다. 이는 금속선의 신뢰성을 높이는 중요한 단계이다.
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
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