의학·과학 과학

차세대 반도체를 저렴하고 빠르게 만들 수 있는 공정기술 개발

김만기 기자

파이낸셜뉴스

한국과학기술연구원 손정곤 박사팀은 필터를 도입한 플라즈마 처리방법으로 낮은 에너지의 입자들만 통과시켜 고분자 필름과 물리적 충돌만 일어나도록 함으로써 표면에 3~5 나노 수준의 얇은 화학적 결합층을 형성했다. 한국과학기술연구원 제공

국내 연구진이 차세대 반도체를 저렴하고 빠르게 만들 수 있는 공정기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 손정곤 박사팀은 반도체 칩이나 광전소자 제조에 사용되는 나노 패터닝(Nano Patterning) 기술을 한 차원 높인 기술을 선보였다. 손 박사팀은 아주 손쉽고 간단하면서도 다양한 종류와 모양의 블록공중합체에 적용가능한 10나노미터(nm, 10억분의 1m) 이하의 초미세 나노패턴 제작 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

블록공중합체의 스스로 나노구조를 만드는 자기조립(Self-Assembly) 특성을 이용한 미세 패터닝 기술은 비싸고 복잡한 극자외선(EUV) 공정과는 달리 저렴하고 빠르게 대면적의 초미세 나노 패턴을 얻을 수 있어 차세대 나노 패터닝 기술로 각광받고 있다.

KIST 손정곤 박사팀은 필터를 도입한 플라즈마 처리방법으로 낮은 에너지의 입자들만 통과시켜 고분자 필름과 물리적 충돌만 일어나도록 함으로써 표면에 3~5 나노 수준의 얇은 화학적 결합층을 형성했다. 이 공정을 블록공중합체 필름에 도입해 두 고분자들이 잘 섞여있는 얇은 층을 만들고, 이 층이 자연적으로 아래의 블록공중합체와 중립적 경계면을 만들어 수직 배향을 가지게 만들었다. 이 공정은 다양한 종류와 모양의 블록공중합체 뿐 아니라 다양한 공정 조건 하에서도 모두 수직 배향 형성이 가능함을 보였다.

KIST 연구팀은 이 기술을 통해 실제 반도체 공정에서 3차원 입체구조 트랜지스터로 사용되는 핀펫(FinFET)을 모사한 3차원 구조를 구현할 수 있었으며, 또한 미세 화학 패턴 위에서도 결함이 거의 없는 10나노 이하의 수직 줄무늬 패턴을 형성할 수 있음을 보였다.

KIST 손정곤 박사는 "이번 성과는 그동안 난제로 여겨졌던 범용적으로 사용가능한 블록공중합체의 배향 조절 이슈를 아주 간단하게 해결했다. 이번 유도 자기조립을 통한 10 나노 이하 패터닝 기술이 초미세 반도체 공정 기술로 실질적으로 적용되길 기대한다. "고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 중견연구자지원 사업으로 수행됐다. 이번 연구결과는 세계적 과학저널인 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션즈 최신호에 게재됐다.

[email protected] 김만기 기자