상변화 메모리 소자 제조 기초기술 개발

　 충남대학교 윤순길 교수 연구팀은 저온에서 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 상변화메모리 재료의 박막과 나노와이어를 제조할 수 있는 메커니즘을 구명했다고 3일 밝혔다. 이 기술은 이전 연구와 달리 새로운 재료를 이용한데다가 멀티레벨 구동 가능성까지 제시, 새로운 반도체 재료의 상용화를 제시한 것으로 평가된다.

지금까지 상변화 재료에 대한 연구는 대부분 게르마늄(Ge)-안티몬(Sb)-텔루륨(Te)(이하 GST) 재료를 이용했지만 세계 선진 연구기관도 아직까지 100nm급 소자 적용 공정기술을 확보하지 못한 실정이다. 또 GST 물질의 원천특허도 선진국에 집중돼 왔다.

윤 교수 연구팀은 저온에서 화학기상증착법을 이용해 상변화재료인 IST(In(인듐)-Sb-Te) 박막 제조와 나노와이어 성장을 조절, 고집적 상변화메모리 소자를 응용할 수 있는 공정방법을 개발하는 데 성공했다.

기존의 나노와이어들이 높은 온도(500C)에서 촉매반응으로 제조되는 반면에, 이번 연구는 금(Au) 등 귀금속 나노도트(Nano dot)들의 촉매반응 없이 저온(250C)에서 공정압력 변화를 통해 상변화 재료인 IST 나노와이어를 제조했다.

이 기술을 적용한 상변화 메모리 소자 특성을 구현한 결과, 약 1.6V의 문턱전압과 각각 비정질(Amorphous)과 결정질(Crystalline)에서 100배의 차이를 보이는 메모리 특성을 나타냈다. IST 재료를 이용한 메모리 소자 특성을 분석한 결과, 멀티 레벨의 메모리 구동 특성을 나타내는 것으로 확인됐다.

윤순길 교수는 “이번 연구는 지금까지 CVD방법을 통한 상변화메모리 재료의 고집적 공정기술 개발의 어려움을 극복하여, 저온 MOCVD 방법으로 단순 공정압력 조절을 통해 박막과 나노와이어를 제조할 수 있는 원천 공정기술을 개발하였다는 점에서 의미가 있다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 나노분야의 세계적인 과학저널인 ‘나노레터(Nano Letters)’지 지난해 12월 29일(화)자 온라인 판에 게재됐다.

유형준기자 hjyoo@etnews.co.kr