첨단 전기전자 소자개발을 위한 나노와이어(Nano wire) 분야 연구개발과 관심이 커지고 있다.
미국 MIT가 미래를 변화시킬 10대 기술로도 선정한 나노와이어는 실리콘이나 주석 산화물, 갈륨질화물, 아연산화물 등 소재를 이론적으로는 수 나노미터(㎚) 두께의 선 또는 블럭으로 만들어 미세 공정에 활용할 수 있는 기술로 최근 2∼3년 새 트랜지스터·메모리·센서 등 전자 분야는 물론이고 의료·환경 등 다양한 분야로 확대 적용하기 위한 연구가 잇따르고 있다.
나노와이어 가운데 전기적으로 반도체 특성을 갖는 것을 ‘반도체 나노와이어’라고 부른다. 이를 이용한 트랜지스터는 실리콘 기판에 금속 입자를 배열해 나노와이어를 수직 성장시키고 게이트 유전막과 도전막을 증착, 게이트 전극을 형성해 완성된다.
반도체 나노와이어를 이용한 소자형성 방식은 반도체 소자가 고집적화되고 미세화되면서 날로 제조비용이 늘고 있는 기존 실리콘 기술의 대안으로 부상하고 있다.
실리콘 기반의 반도체소자는 수십㎚ 공정까지 소개됐지만 그 이하의 선폭을 달성하는 데는 적잖은 어려움이 있다. 반면에 나노와이어를 이용한 소자의 경우 이론적으로는 수㎚의 회로 선폭까지 구현할 수 있어 상용화가 이뤄질 경우 반도체 집적도를 획기적으로 높일 수 있을 것으로 기대된다.
특히 이 분야는 미국·유럽과 함께 국내 연구팀들의 연구개발이 두드러진 분야기도 하다.
최근 광주과학기술원 송종인 교수(정보통신공학과) 연구팀은 세계 처음으로 저가의 실리콘 기판 위에 균일한 크기의 화합물 반도체인 갈륨비소(GaAs) 나노 와이어를 성장시키는 기술을 개발, 시선을 끌었다. 이 기술은 세계적으로 나노 와이어를 저렴하게 생산하기 위한 성장기술 연구가 활발하지만 크기(직경)가 균일하지 않아 나노소자 응용에 어려움을 겪는 상황에서 일궈낸 성과로 나노와이어 제조방식 중 하나인 분자선결정성장시스템(MBE)이 적용됐다.
이 같은 국내 연구진들의 노력과 관심은 최근 5년간 반도체 나노와이어 기술 관련 국내 특허출원 동향에서도 확인된다. 특허청에 따르면 지난 2002년까지 8건에 그쳤던 특허 출원은 2003년을 기점으로 가파른 상승세를 보이고 있어 미국·유럽 등과 미래기술 선점경쟁에 희망을 던져주고 있다.
한민구 나노기술연구협의회장(서울대 교수)은 “아직은 나노와이어 분야가 상용화에 앞선 연구단계에 있지만 향후 성숙기를 거치면 나노·IT 산업의 주요 기술로 자리 잡을 것”이라고 설명했다.
이정환기자@전자신문, victolee@
