다나까귀금속 그룹 칩 배선의 미세화를 지지해 리사이클을 추진 범용품부터 최첨단까지, 귀금속이 지지하는 반도체의 미래(P2)

2024/11/10

희귀한 소재의 안정 공급을 담당한다

다나까귀금속 그룹의 반도체 제품 사업 진출은 1960년대와 역사는 길다. 트랜지스터용으로, 도전성과 화학적 안정성이 높고, 가공하기 쉬운 특징을 갖춘 금 와이어를 공급하는 것으로 시작되었다. 현재는, 구리나 알루미늄의 제품도 포함해, 반도체의 본딩 와이어 공급에서는 세계에서도 톱 클래스의 쉐어를 자랑한다.

반도체의 수요가 증대의 일도를 따르는 가운데, 귀금속은 원료가 되는 광물의 산출 지역·양이 한정된다. 요구되는 귀금속 소재를 필요한 양만큼 적시에 공급하는 역할을 담당할 수 있는 것은 같은 그룹과 같은 귀금속 프로 집단 특유이다.

또한 귀금속 소재의 공급 체인에서 소재 자체가 희소하기 때문에 리사이클을 염두에 둔 생산·유통의 구조는 매우 중요하다. 이 그룹에서 귀금속 리사이클은 핵심 사업의 하나이며, 리사이클 거점의 글로벌 전개를 추진하고 있다. 「제조 공정에서 발생하는 프로덕션 스크랩이나, 시장에서 역할을 마친 반도체로부터 귀금속 성분을 리사이클 하는 체제는, 희소한 원료를 취급하는 당사에 있어서는 옛날부터 전제가 되고 있습니다」라고 다나까전자공업에서 본딩 와이어 개발을 통괄하는 야마시타 츠부사는 말한다. 최근 사회 요구를 받아 100% 리사이클 유래 소재로 만들어진 금 본딩 와이어도 제공하고 있다. 바로 소재 리사이클의 톱 러너라고 할 수 있을 것이다.

또 범용 칩용 영역의 와이어 기술은 성숙기에 있는 한편, 파워 반도체용으로는 새로운 기술 도입이 필수이다. 대전류를 흘리기 때문에, 종래는 저렴하고 굵은 배선을 형성할 수 있는 알루미늄 와이어가 사용되는 경우가 많았지만, SiC(실리콘 카바이드) 베이스의 디바이스가 실용화해, 내열성이 높아짐으로써, 굵은 구리 와이어가 이용되게 되어 왔다.

본딩 와이어 에서는 신뢰성이 높은 결선이 중요하다. 소재에 따라서는 경도나 부드러움이 요구되고, 소재의 특징을 살리면서 사용하기 쉽게 조질하는 것이 요구된다. 이 그룹은 독자 기술과 노하우로 고객의 요구에 맞는 와이어를 개발, 공급하는 체제를 갖추고 있다.

본딩 와이어

대량 생산하는 범용품으로 널리 이용되는 실장 부재,
본딩 와이어

본딩 와이어는 반도체 칩상의 전극과 패키지 리드 프레임을 연결하는 도전 선이다. 반도체 업계의 여명기부터 주로 금 와이어가 사용되어 왔지만, 현재는 적층 메모리나 차재용 패키지 등의 일부를 제외하고 팔라듐을 피복한 구리 와이어 등이 활용된다. 최근, 최첨단 칩에서는, 범프 등 와이어 본딩 이외의 실장 기술이 이용되게 되었지만, 범용품을 중심으로 지금도 와이어 본딩은 널리 이용되고 있다. 와이어 수요는 연율 수 %의 속도로 계속 증가하고 있습니다.

귀금속의 힘으로 반도체의 진화를 지원

한편, 미래의 최첨단 칩의 진화를 위해 새로운 귀금속의 활용에 기대가 모아지고 있다.

1.4nm 노드의 칩에 형성하는 가장 미세한 배선의 폭은 10nm 이하가 되어, 지금까지의 구리 배선 대신에, 루테늄 배선의 도입이 검토되고 있다. 배선의 미세화에 수반하여, 보다 전기 저항이 낮고, 동작시의 고온 환경하에서 열화를 일으키는 확산 현상이 일어나기 어려운 물성을 갖춘 루테늄에 대한 기대가 높아지고 있다.

다나까귀금속 그룹 에서는 CVD(화학 기상 성장법)나 ALD(원자층 퇴적법)의 방법으로 루테늄 박막을 형성하는 재료인 프리커서를 개발·제공하고 있다. 독자 개발품인 「TRuST(트러스트)」는 증기압이 매우 높은 특성이 있어, 칩상의 가늘고 깊은 홈 속에, 균일하고 피복성이 높은 고품질의 루테늄 박막을 형성 가능하다. “반도체 메이커마다 성막 공정의 수법이나 조건은 달라, 프리커서의 요구 사양도 천차만별.파트너 기업이나 제조 장치 메이커와의 밀접한 제휴에 의한 구축이 중요하게 됩니다. 0 몇 년간에 걸쳐 프리커서의 개발을 진행해 기술을 축적해 왔습니다. 요즘의 반도체의 진화에 따라, 지금 마침내 사회에서 꽃을 열 때가 왔다고 느끼고 있습니다」라고 다나까귀금속공업의 나카가와 유후미씨는 말한다.

루테늄은 금이나 백금보다 훨씬 희귀 한 귀금속입니다. 게다가, 프리커서 생산시나 성막 공정에서의 투입량에 대한 실효적 이용량의 비율도 적다. 이 회사는 회수 ·재이용할 수 있는 기술을 확립하고 있어 토탈 솔루션을 제공 가능하다.

“항상 기술과 비즈니스의 양면에서 계속 변화하는 반도체 산업에서는 시장의 움직임에 신속하고 정확하게 대응해 나가는 것이 가장 중요하다고 생각합니다. 반도체 산업에서의 이 그룹의 존재감은 점점 커질 것 같다.

프리커서

칩 배선의 미세화에 빠뜨릴 수 없다
성막 공정의 반응 전구체, 프리커서

프리커서 란, 「전구체」를 의미하고, 성막 공정 등에 있어서 목적 물질을 생성하는 전단계가 되는 물질을 가리킨다. CVD나 ALD라고 하는 수법에 의한 성막 공정에서는, 유기 금속 화합물의 액체 프리커서를 가스화시켜 챔버에 도입하고, 동시 도입된 다른 물질이나 성막면상의 물질과 열, 플라즈마, 산소 가스, 수소 가스 등으로 열이나 플라즈마로 분해시켜 금속 반응시켜 박막을 형성한다. 반응을 촉진하기 위한 반응 가스에는 산소, 수소 등이 사용된다. 배선용 박막의 형성에서는, 미세하고 깊은 홈에 균일하게 박막을 형성할 수 있는 가스화 후의 증기압이 높은 프리커서의 이용이 요구된다.