반도체 비교 · 전공정 장비·공정

ALD와 CVD의 차이

CVD(Chemical Vapor Deposition)는 가스의 화학 반응으로 웨이퍼 위에 막을 쌓는 기술이고, ALD(Atomic Layer Deposition)는 CVD에서 발전한 기술입니다. FinFET·GAA 트랜지스터와 3D NAND처럼 입체 구조가 늘면서, 얇은 막을 구석구석 고르게 입혀야 하는 공정에서 ALD의 비중이 커졌습니다.

결론

ALD와 CVD의 가장 큰 차이는 자기 제한(self-limiting) 반응을 쓰느냐입니다. CVD는 원료 가스를 함께 흘려 연속적으로 막을 쌓기 때문에 빠르지만, 막 두께는 시간과 가스 유량으로 조절합니다. ALD는 전구체와 반응 가스를 번갈아 넣고 사이사이 퍼지하는 방식이라, 한 사이클에 원자층 하나 이하만 쌓입니다. 그래서 옹스트롬 단위로 두께를 맞출 수 있고, 깊은 구멍 안쪽까지 고르게 덮을 수 있지만 속도는 느립니다.

비교표

항목	ALD(원자층 증착)	CVD(화학 기상 증착)
반응 방식	전구체 흡착 → 퍼지 → 반응 가스 → 퍼지를 반복(자기 제한)	원료 가스를 동시에 공급해 연속 성막
막 두께 제어	사이클 수로 옹스트롬 단위 제어	시간·유량·온도로 제어, 수 nm~μm 막에 적합
단차 피복성	고종횡비 구멍·트렌치도 균일하게 피복	방식에 따라 다르며 고종횡비에는 한계
생산성	낮은 편(배치식·공간 분할식으로 개선)	높은 편
대표 막	HfO₂ 등 High-k 절연막, TiN·TaN 배리어, DRAM 커패시터 절연막	SiO₂ 층간 절연막, Si₃N₄, 폴리실리콘, 텅스텐 플러그
주요 장비 업체	ASM 인터내셔널, 어플라이드 머티어리얼즈, 램리서치, TEL, 고쿠사이일렉트릭, 주성엔지니어링, 원익IPS	어플라이드 머티어리얼즈, 램리서치, TEL, 고쿠사이일렉트릭

ALD가 FinFET·GAA와 3D NAND에 필수인 이유

FinFET은 세워진 핀의 윗면과 옆면을, GAA는 쌓인 나노시트 사이의 좁은 틈까지 게이트 절연막과 금속으로 고르게 덮어야 합니다. 두께가 1~3nm인 막을 입체 구조 전체에 균일하게 입히는 일은 CVD로는 어렵고, 표면이 포화되면 반응이 멈추는 ALD가 적합합니다. DRAM의 깊은 커패시터 구조에 유전막을 입히는 공정도 ALD가 담당합니다.

열 ALD와 플라즈마 ALD

열 ALD는 열에너지만으로 반응시키므로 비교적 높은 온도가 필요합니다. 플라즈마 ALD(PEALD)는 플라즈마로 반응종을 활성화해 낮은 온도에서도 성막할 수 있어, 배선을 만든 뒤처럼 고온을 쓸 수 없는 공정에 쓰입니다. 대신 플라즈마에 의한 막·기판 손상을 관리해야 합니다.

어떻게 나눠 쓰나

수 nm 이하의 아주 얇은 막이나 종횡비가 큰 구조에는 ALD, 수십 nm 이상의 두꺼운 막이나 넓은 면을 빨리 채워야 하는 곳에는 CVD를 쓰는 것이 기본입니다. 게이트 절연막·배리어 금속은 ALD, 소자 분리용 두꺼운 산화막과 층간 절연막은 CVD가 대표적인 분담입니다.

자주 묻는 질문

ALD는 CVD의 한 종류인가요?

ALD는 CVD에서 발전한 기술이라 넓게는 CVD의 일종으로 분류되기도 합니다. 하지만 반응 원리가 근본적으로 달라, 제조 현장에서는 별도의 공정·장비로 구분합니다.

ALD는 왜 느린가요?

한 사이클에 쌓이는 두께가 원자층 하나 이하로 작아, 수 nm 막에도 수십 사이클이 필요하기 때문입니다. 여러 장을 한 번에 처리하는 배치식 장비나 공간 분할식 ALD로 생산성을 높이고 있습니다.

한국 장비 업체도 ALD를 만드나요?

만듭니다. 주성엔지니어링과 원익IPS가 ALD·CVD 장비를 공급하며, 국내 메모리 팹을 중심으로 납품 실적이 있습니다.

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출처

Atomic Layer Deposition (ALD)（ASM International）
Deposition（Lam Research）
Striker Product Family（Lam Research）
NT333™ Series（Tokyo Electron）
半導体用語集：CVD（東京エレクトロン nanotec museum）

최종 업데이트: 2026년 10월 27일