반도체 소재- 공정별 사용 소재 및 수혜 기업 정리

■ 소재 업체 매출 증가 변수

 

① 고객사의 증설에 따른 TAM(Total Addressable Market, 전체 시장) 증가

 

② Tech Migration으로 고객사 동일 capa 가정 시 사용량 증가

 

③ 고객사 내 M/S 확대

공정	사용 소재	국내 업체
증착	High-K 전구체	Hf(하프늄)- 레이크머티리얼즈, 한솔케미칼, 디엔에프, 솔브레인
		Zr(지르코늄)- 레이크머티리얼즈
	HCDS(헥사클로로디실란)	덕산테코피아, 디엔에프, 한솔케미칼, 오션브릿지
	TriDMAS	한솔케미칼, 레이크머티리얼즈
	TMA	레이크머티리얼즈, 오션브릿지
	SiGe(실리콘 게르마늄)	한솔케미칼, 원틱머트리얼즈, 오션브릿지
식각	고선택비 인산계 에천트	솔브레인
	XE(제논) 가스	원익머트리얼즈, 티이엠씨
	초산계 에천트	솔브레인, 한솔케미칼
CMP	세리아(CeO2)	솔브레인, 케이씨텍
	실리카(SiO2)	케이씨텍
세정	과산화수소(H2O2)	한솔케미칼

---

■ 증착

증착하고자 하는 박막에 따라 다른 종류의 소재(프리커서)가 필요

CVD, ALD 장비에 사용된 소재 종류에 따라

절연막(Dielectric), 금속막(전도층)을 형성할 수 있다.

반도체의 절연막으로는 산화막(SiO2)이 주로 사용된다.

절연막의 역할은 비슷하나

사용되는 곳의 특성, 물성, 명칭이 다르다.

 

STI(Shallow Trench Isolation)

: 웨이퍼 소자 간의 절연 기능을 하는 절연막

 

ILD(Inter Layer Dielectrics)

: 소자 층 위에 형성된 절연막

 

IMD(Inter Metal Dielectrics)

: 금속 배선층 간의 절연 기능을 하는 절연막

 

Tech Migration을 위해 필수적인 프리커서/ 특수가스는

다운턴의 영향을 상대적으로 적게 받고,

업황이 돌아서면 수요가 급증할 것이다.

▶ 게이트 절연막

→ 미세화에 따른 Higk-K가 필수

 

유전막의 면적과 두께를 조절하는 방법이 한계에 이르자

반도체 소자 업체들은 높은 유전율을 지닌 유전막을 사용

그게 바로 Higk-K(고유전율) 유전막이다.

 

기존 유전막으로 사용되던 SiO2의 유전 상수는 3.9

이보다 크면 High-K, 작으면 Low-K라고 불린다.

유전 상수가 24가 넘는 Hf(하프늄) 기반 유전막을 쓰면

SiO2 같은 성능에 유전막의 두께를 1/6로 줄일 수 있는 셈이다.

현재 Higk-K 전구체를 생산하는 국내 업체로는

솔브레인, 한솔케미칼, SK머티리얼즈, 오션브리지, 메카로, 디엔에프가 있다.

출처: 하이투자증권

 

Zr(지르코늄), Hf(하프늄) 계열이 주로 사용
최적화된 물질을 찾기 위한 개발은 진행 중이다.

 

DRAM의 Capacitor 절연막용 High-K 물질은 Zr(지르코늄)이 주로 사용됐었다.
디엔에프, 레이크머티리얼즈 등이 고객사에 공급 중이다.
한솔케미칼, 솔브레인도 Higk-K 라인업을 갖췄다.

 

High-K 프리커서로 하프늄도 같이 사용되고 있다.

테크 노드 미세화로 인해 Capacitor가 얇아져 유전율을 더 높일 필요가 있었기 때문이다.

1a, 1b로 테크 노드가 미세화되면서 하프늄 프리커서 사용량이 가파르게 늘어날 것이다.

SK하이닉스향 하프늄 프리커서는 레이크머티리얼즈가 SK트리켐을 통해 납품 중이다.

 

DRAM의 Capacitor 뿐만 아니라 Peri(주변부) 영역까지

High-K 프리커서 사용량이 확대될 것이다.

Peri 영역은 셀 트랜지스터 대비 회로 선폭이 여유가 있었지만

미세화가 지속됨에 따라 Peri 선폭도 50nm~60nm까지 줄어들었다.

DRAM 멀티 패터닝용 희생막으로는 DIPAS, DIMAS 등이 사용된다.
멀티 패터닝용 프리커서 시장은
향후 DRAM 노광공정에 EUV를 얼마나 적용하느냐, DRAM 출하가 얼마나 되느냐가 성장률을 좌우할 것이다.

NAND 3D 낸드 제조 과정에서 하기 내용들로 인해 프리커서는 사용량 증가할 것으로 전망

- 산화막, 질화막의 순차적 증착
- 폴리실리콘 채널 증착
- 터널 옥사이드
- 차지 트랩층 (CTF)
- 블로킹 옥사이드

각각을 형성 시켜주기 위한 프리커서가 필요,
NAND 단수 증가에 따른 사용량 증가는 필연적이다.

산화막(SiO2), 질화막(Si3N4) 형성을 위한 프리커서로

HCDS(헥사클로로디실란), SiH4(모노실란) 등이 사용되고 있다.

NAND용 Higk-K는 Al203가 사용되고 있다.

 

HCDS(헥사클로로디실란)

덕산테코피아, 디엔에프, 한솔케미칼, 오션브릿지 등이 제조

 

3D NAND Gap-fill에 주로 사용되는 TriDMAS는

한솔케미칼, 레이크머티리얼즈 등이 제조

 

Al203 형성을 위한 TMA는

레이크머티리얼즈, 오션브릿지 등이 제조하고 있다.

 

▶ Logic

→ 3nm부터 SiGe(실리콘 게르마늄) 증착 소재

출처: 삼성전자

 

삼성전자가 3nm부터 도입할 GAA(Gate-All-Around) 구조 트랜지스터는

Si(실리콘), SiGe(실리콘 게르마늄)를 순차적으로

Epitaxial 방식으로 적층한다.

Epitaxial이란 단결정 격자 상태인 웨이퍼 위에

동일하게 격자 형태로 물질을 성장시키는 것을 의미한다.

① Si / SiGe Epitaxial 방식으로 적층
② 산화막(더미 게이트) 증착
③ 더미 게이트를 제외한 나머지 부분 건식 식각
④ 폴리실리콘 증착 (소스와 드레인 형성을 위해)
⑤ 더미 게이트 식각
⑥ SiGe 선택적 식각

 

 SiGe 층을 증착하기 위한 프리커서 / 특수가스를 제조할 수 있는
한솔케미칼, 원익머트리얼즈, 오션브릿지 등의 수혜가 기대

 

공정	사용 소재	국내 업체
증착	High-K 전구체	Hf(하프늄)- 레이크머티리얼즈, 한솔케미칼, 디엔에프, 솔브레인
		Zr(지르코늄)- 레이크머티리얼즈
	HCDS(헥사클로로디실란)	덕산테코피아, 디엔에프, 한솔케미칼, 오션브릿지
	TriDMAS	한솔케미칼, 레이크머티리얼즈
	TMA	레이크머티리얼즈, 오션브릿지

---

■ 식각

 

식각은 건식 식각(Dry Etching), 습식 식각(Wet Etching)으로 나뉜다.

건식 식각은 비등방성의 특징 때문에

정밀한 식각이 필요할 때(미세 패턴 구현) 사용된다.

장비에 식각을 위한 특수가스를 주입한 후

플라즈마, 스퍼터링 등 다양한 방법으로 식각하고자 하는 부분을 제거하는 방식

건식 식가에 주로 사용되는 특수가스를 대응하는 국내 업체는

SK specialty, 원익머트리얼즈, 티이엠씨, 한솔케미칼, 후성 등이 있다.

 

습식 식각은 액체인 에천트(Etchant)를 사용해 식각하는 방식

정밀한 식각보다는 높은 선택비를 통한 많은 양의 식각을 필요로 하는 곳에 사용한다.

에천트 제조업체는 솔브레인, 이엔에프테크놀로지 등이 있다.

▶ 특수가스 종류 정리

출처: 한국투자증권

출처: 한국투자증권

▶ NAND

 

NAND 단수 증가로 인해 에천트, 특수가스 수요는 늘어날 것이다.

몇 단이 쌓이든 질화막은 고선택비 식각액으로 제거해 주어야 한다.

높아진 NAND 높이를 홀 에칭해 줄 특수가스 수요 증가

 

질화막 식각에 사용되는 고선택비 인산계 에천트는

솔브레인이 삼성전자, SK하이닉스에 독점적 지위로 공급 중이기에

지속적인 수혜가 예상한다.

 

92단 이상부터 기존에 사용된 CF(탄소 불소) 계열 특수가스로는

에칭 홀 형성이 어려워져 Xe(제논) 가스가 주로 사용되고 있다.

원익머트리얼즈, 티이엠씨가 고객사에게 공급 중이다.

 

▶ Logic

→ 3nm부터 SiGe(실리콘 게르마늄) 증착 소재 및 초산계 에천트 수요 증가

 

삼성전자가 3nm부터 도입할 GAA(Gate-All-Around) 구조 트랜지스터는

Si(실리콘), SiGe(실리콘 게르마늄)를 순차적으로

Epitaxial 방식으로 적층한다.

Epitaxial이란 단결정 격자 상태인 웨이퍼 위에

동일하게 격자 형태로 물질을 성장시키는 것을 의미한다.

 

① Si / SiGe Epitaxial 방식으로 적층

② 산화막(더미 게이트) 증착

③ 더미 게이트를 제외한 나머지 부분 건식 식각

④ 폴리실리콘 증착 (소스와 드레인 형성을 위해)

⑤ 더미 게이트 식각

⑥ SiGe 선택적 식각

 

SiGe 식각은 건식 식각, 습식 식각 모두 가능

건식 식각의 식각 속도와 선택비 한계로

초산계 에천트가 사용될 것으로 예상된다.

SiGe 식각은 아세트산(CH3COOH), 과산화수소(H2O2), 불화수소(HF)를 섞은 에천트를 사용할 것으로 예상

→ 솔브레인, 한솔케미칼 수혜 예상

 

공정	사용 소재	국내 업체
식각	고선택비 인산계 에천트	솔브레인
	XE(제논) 가스	원익머트리얼즈, 티이엠씨
	초산계 에천트	솔브레인, 한솔케미칼

---

■ CMP (Chemical Mechanical Polishing)

 

CMP 공정은 화학적, 기계족 요소를 결합해
웨이퍼에 형성된 막질을 평탄화시키는 공정이다.
평탄화 시키는 대상에 따라 크게
Oxide CMP, Metal CMP로 나눌 수 있다.

Oxide CMP는 STI, ILD, IMD 층에 형성된 산화막 평탄화

Metal CMP는 배선에 사용된 구리(Cu), 텅스텐(W) 등의 메탈층 평탄화

 

CMP를 위해 사용되는 소재를 슬러리라고 한다.

Oxide CMP, Metal CMP용 슬러리가 각각 존재한다.

Oxide CMP용 슬러리에는 세리아(CeO2)가 사용

→ 솔브레인, 케이씨텍

 

Metal CMP용 슬러리에는 실리카(SiO2)가 사용

→ 케이씨텍

 

테크 노드 미세화에 따라 형성되는 트랜지스터 수는 매년 증가

이를 연결하기 위한 금속 배선 수도 증가한다.

비메모리의 ILD, IMD 층과

Metal 층 평탄화를 위한 세리아, 실리카 슬러리 사용량은 지속적으로 증가할 것으로 예상

 

---

■ 세정

 

세정은 공정상의 오염 물질을 제거하는 공정
습식 세정(Wet Cleaning), 건식 세정(Dry Cleaning)으로 구분할 수 있다.

습식 세정은 제거하고자 하는 대상에 따라 혼합액 구성이 달라진다.

유기물과 Metal 제거를 위한 혼합액은 과산화수소(H2O2)가 공통적으로 사용된다.

반도체 과산화수소 전체 수요는 고객사 증설, 가동률에 따라 결정된다.

국내 과산화수소 공급 업체는 한솔케미칼, 피앤오케미칼 등이 있다.

 

---

---

https://arabozaeverything.tistory.com/entry/%ED%8B%B0%EC%9D%B4%EC%97%A0%EC%94%A8-Araboza-%ED%9D%AC%EA%B7%80-%ED%8A%B9%EC%88%98-%EA%B0%80%EC%8A%A4-%EC%A0%84%EB%AC%B8-%EC%A0%9C%EC%A1%B0-%EA%B8%B0%EC%97%85

티이엠씨 Araboza -희귀 & 특수 가스 전문 제조 기업

 

https://arabozaeverything.tistory.com/entry/%EB%A0%88%EC%9D%B4%ED%81%AC%EB%A8%B8%ED%8B%B0%EB%A6%AC%EC%96%BC%EC%A6%88-23F-%EC%8B%A4%EC%A0%81-%ED%95%9C%ED%99%94%ED%88%AC%EC%9E%90%EC%A6%9D%EA%B6%8C

레이크머티리얼즈 (23F 실적 / 한화투자증권)

https://kmong.com/self-marketing/456650/saASivZIOe

반도체 실전 투자 노트 | 16000원부터 시작 가능한 총 평점 0점의 전자책, 투잡·재테크 전자책 서