연세대, 미세 전자소자 대기 부식 측정기술 개발

미세 전자소자의 고성능화를 위해 전자소자의 소형화가 진행되고 신뢰도 확보가 요구되고 있는 가운데 미세 전자소자의 대기부식 상태를 정량적 데이터로 측정할 수 있는 기술이 국내 처음으로 개발됐다.

연세대 전기화학응용연구실 김광범 교수팀은 켈빈 탐침(Kelvin Probe)를 이용, 그동안 육안으로 측정해 온 미세 전자소자의 대기 부식을 정량적 데이터로 나타낼 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

금속의 대기 부식은 대기중의 수분이 금속 표면에 흡착 또는 응축되어 얇은 수막(∼2백μm)을 형성, 여기에 대기중의 오염물질(SO₂ 등)이 용해되어 얇은 전해질 층을 만들면서 발생되는 금속 소재의 퇴화 현상이다.

이번에 개발한 대기부식 측정기술은 독일 막스프랑크 연구소와 UBM社가 공동개발한 켈빈탐침 고정밀 측정장비를 이용, 부식 환경에 영향을 미치지 않는 비접촉 상태에서 탐침을 통해 금속의 부식 전위측정이 가능한게 큰 특징이다.

특히 상대 습도의 변화시에도 켈빈탐침은 항상 일정한 기준치를 유지하도록 센서를 설계, 정량적 측정의 정확도를 높였다.

또한 「진동조사(Vibrating) 콘덴서 방법」를 응용한 이 켈빈 탐침 측정기술은 1백μm의 고해상도를 가지고 전자소자의 이차원적인 부식 전위와 함께 부식 속도까지 측정이 가능하며 방식 대책 연구에도 이용할 수 있다.

김교수팀은 앞으로 측정센서가 외부 습도에 영향을 받지 않게 하고 해상도를 최대 50μm 까지 높이는 연구를 지속할 계획이라고 밝혔다.

현재까지의 대기 부식 측정방법은 노출 시험 중심으로 이루어져 시간이 걸리고 대기부식 측정에 영향을 미치는 각 인자와 이들의 영향에 대한 체계적이고 정량적인 측정이 용이치 못했다.

이와 관련 외국에서는 고정밀 켈빈 탐침법을 이용, 전자재료의 대기 부식 측정기술에 응용하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

김교수팀은 『미세 전자소자의 대기 부식문제가 심각성을 더해가고 있는 시점에 켈빌 탐침법을 이용하는 대기 부식 평가기술을 개발, 정량적 측정이 가능하게 됐다』며 『이를 계기로 국내 분산되어 있는 대기부식관련 연구를 공동 진행해 국내 기술을 앞당길 수 있게 되길 바란다』고 말했다.

<온기홍 기자>