■ 빔 공정 필요 없는 초미세 반도체 제조 기술

■ 빔 공정 필요 없는 초미세 반도체 제조 기술

 

● UNIST. 美미네소타주립대, 10nm 이하 초미세 반도체 전극 제작 기술

 

손톱만한 반도체칩 안에 있는 수십억 개의 미세소자 패턴을 제조하기 위해서는 빔(빛) 공정이 필요하다. 그런데, 최근 국제 공동 연구진이 고가의 빔 공정이 필요 없는 초미세 패턴 제조 기술을 개발해 관심을 모으고 있다. UNIST(울산과학기술원)는 물리학과 남궁선 교수와 美 미네소타주립대 연구진이 물질을 여러 번 얇게 입히는 공정만으로 반도체 패턴 제조가 가능한 기술을 개발했다고 2021년 03월 24일 밝혔다. 기존 반도체 공정 기술인 원자층 증착법을 활용한 것이다. 이는 빔 기반 기술보다 간편하고 저렴하다. 원자층을 입히는 횟수로 채널 폭(전극 간 간격)을 나노미터 단위로 바꿀 수 있다. 또한, 실리콘 대신 2차원 반도체 물질을 사용하는 신개념 반도체 소자 제작에도 유리하다.

 

● 실리콘 반도체칩 대체 가능 초소형 반도체칩 기술에 응용

 

연구팀은 이 기술을 이용하여 10nm 이하 채널을 갖는 초미세 반도체 전극과 2차원 반도체 소자를 제작했다. 금속(전극) - 절연체 - 금속(전극) 순서로 기판 위에 증착하여 나노 갭(gap) 패턴을 만든다. 이를 기판에서 뜯어내 뒤집으면 절연층 두께만큼 전극 간 거리가 분리 된 전극 패턴이 완성된다. 전극 표면이 기판에서 바로 분리됐기 때문에 표면이 매우 매끈하다. 이러한 장점 때문에 전극 위에 2차원 반도체 물질을 쌓아 소자(트랜지스터)를 만들기에 적합하다. 이번 기술은 트랜지스터 기반 광 검출기로도 응용이 가능하다. 초미세 트랜지스터 전극 사이의 강한 전기장이 빛에 의해 생성된 전하 입자들을 효과적으로 분리해 검출 성능을 높일 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다.

 

광 검출기는 빛을 전류(전하 입자)의 형태로 검출하는 소자로 초고속 광통신에 필수이다. 제1저자인 남궁선 교수는 "기존의 반도체 공정 기술을 활용하면서도 균일한 나노미터 단위의 전극 구조를 대량으로 생산할 수 있다"고 말했다. 그러면서 "반도체 구조 소형화와 초소형 광통신 모듈, 광학 반도체칩 개발에 도움이 될 수 있을 것"이라고 기대했다. 이번 연구는 나노. 재료 분야의 권위 학술지인 ACS Nano 2021년 02월 24일자로 온라인 공개됐다.

​