반도체 회로선폭기술 어디까지 왔나

　반도체 미세회로선폭의 간격을 5㎚(㎚ : 나노미터=10억분의 1m, 1000분의 1㎛)로 구현한 기술을 미국 노스웨스턴대 나노공정연구센터 홍승훈 박사가 최근 개발했다는 「사이언스」지의 보도와 관련, 미세회로선폭기술에 대한 관심이 고조되고 있다.

　미세회로선폭기술은 모든 반도체에 필수적으로 내장되는 트랜지스터의 간격을 얼마만큼 줄이냐는 것이 관건. 미세회로선폭의 간격이 좁아질수록 동일한 크기의 다이에 더 많은 트랜지스터를 내장해 반도체 집적도를 높일 수 있기 때문이다.

　또한 트랜지스터의 간격이 좁아질수록 전자이동이 빨라져 동작속도를 늘리면서도 열방출량과 전력소모량을 줄일 수 있어 미세회로선폭기술은 반도체 성능향상을 위한 핵심 기술 중 하나로 평가되고 있다.

　이같은 미세회로선폭기술은 지난 80년대 초반 6㎛(1미크론=100만분의 1m)기술이 소개된 이후 약 20년간 비약적인 발전을 거듭, 회로선폭의 간격이 급속도로 좁아지고 있다.

　90년대 초까지는 1.0㎛이 대세였으나 93년에 인텔이 0.8㎛기반의 「펜티엄」 프로세서를 대량 생산하면서 소수점 ㎛시대를 열었으며 이후 2년여의 간격을 두고 0.5㎛, 0.35㎛, 0.25㎛ 공정기술이 세대를 바꿔왔다.

　최근에는 삼성전자를 비롯한 메모리반도체업체와 인텔 등 마이크로프로세서업체들이 0.18㎛에 기반한 제품 생산을 착수한 수준.

　또 현대전자(구 LG반도체)가 4GD램 제품 개발 및 제조에 사용되는 0.1미크론 이하의 노광기술과 0.13미크론급의 초미세 회로선폭가공기술 개발에 성공한 상태고 삼성전자도 0.15㎛ 초미세회로 공정을 적용한 1기가 플래시메모리를 개발, 2001년 이후 대량 생산키로 하는 등 국내외 반도체업체들이 초미세회로선폭기술 개발에 열을 올리고 있다.

　그러나 새로운 미세회로선폭기술이 적용되기 위해서는 노광기술 및 웨이퍼 청정도 유지작업 등이 필수 선행조건이다.

　노광기술은 몇개의 층으로 이루어진 웨이퍼에 빛(전자빔)을 쐈을 때 빛의 통과여부에 따라 선폭을 만들 수 있느냐를 결정하는 요소로 미세회로선폭기술에 선행한다.

　또 웨이퍼의 청정도를 유지할 수 있는 각종 재료와 장비가 뒤따라야만 수급률을 높일 수 있게 돼 회로선폭이 좁아질수록 더욱 어려운 선·후속작업이 뒤따르게 된다.

　이같은 상황에서 5㎚(0.0005㎛)의 미세회로선폭기술을 한국 과학자가 개발한 것은 획기적인 일로 평가되고 있다.

　홍 박사팀은 전자빔 대신 원자힘현미경(AFM : Atomatic Force Microscope)을 이용해 원자내 분자크기의 글씨나 도형을 만들 수 있는 「딥­펜 나노리소그라피(DPN : Dip­pen Nanolithography)를 개발, 회로선폭 구현 기술 자체를 변화시킬 것으로 기대되고 있다.

　이 기술을 적용할 경우 분자들의 상호작용을 통해 형상을 만들어내는 다중 잉크를 이용, 5㎚크기의 글씨나 형태를 만들 수 있는 것으로 전해지고 있다.

　물론 연구소 개발단계여서 상용화까지는 상당한 기간이 걸릴 것으로 예상되지만 이 기술이 상품화될 경우 반도체 제조공정기술에 역사적인 변화가 일 것으로 전문가들은 분석하고 있다.

김홍식기자 hskim@etnews.co.kr