3차원 나노반도체 기술 개발

사진; 고려대 김상식 교수가 개발에 성공한 ALD용 3차원 알루미늄옥사이드(AI203)게이트(절연막)

차세대 원자층증착(ALD)에 쓰이는 3차원 나노 재료가 개발됐다.

　고려대 전기공학과 김상식 교수는 최근 고려대 공학관에서 개최된 ‘나노소자 워크숍(서울대-고려대 BK정보기술사업단 주최)’에서 반도체 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 실린더형(3차원) 게이트를 개발했다고 28일 밝혔다.

　이는 지금까지 대구경(200㎜, 300㎜) 웨이퍼에 평면패터닝을 통해 집적화하던 방식에서 벗어나 3차원 반도체를 구현할 수 있는 새로운 기술이어서 관심이 집중된다.

　김상식 교수는 “이번 연구를 통해 ALD 장비를 이용, 반도체 나노선에 핵심재료인 알루미늄옥사이드(Al2O3)를 균일하게 증착시켜 실린더형 게이트 나노소자의 실현 가능성을 보여줬다”며 “향후 탄노나노튜브에도 적용, 3차원 나노반도체 실현을 앞당길 것으로 기대한다”고 말했다.

　Al2O3 나노튜브 합성은 향후 실리콘(Si)·갈륨비소(GaAs)·질화갈륨(GaN) 등 모든 반도체 원재료나 탄소나노튜브까지 실린더형 게이트로 형성할 수 있다는 것을 증명했다는 데 의의가 있다.

　또 증착된 나노선에서 핵심물질을 식각한 후 새로운 Al2O3 나노튜브를 합성했기 때문에 집적화된 나노 캐패시터의 실현 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.

　김 교수는 “현재 평면형 게이트를 극복한 실리더형 게이트가 되면 전자 크기가 아무리 작다 하더라도 분산없이 증착이 가능하고 획기적으로 빠른 반도체를 제조할 수 있기 때문에 궁극적으로는 실리더형 게이트로 가야 한다”며 “향후 10기가 이상급 절연막에는 모든 재료를 실린더형 게이트로 써야 할 것”이라고 말했다.

　그러나 이 기술을 상용화하기 위해서는 상당한 시간과 기술적 장벽이 남아 있는 것으로 보인다.

　이 자리에 참석한 한 교수는 “3차원 나노 반도체가 실현되기 위해서는 이에 따른 장비와 주변기술이 같이 발전해야 한다”며 “산업화가 이뤄지기까지는 10년 이상이 걸릴 것으로 전망한다”고 평가했다.

　　<손재권기자 gjack@etnews.co.kr>