카메라 플래시로 7나노미터 반도체 만든다

[KAIST, 플래시광 이용해 초고속·초미세 패턴 형성 성공]

국내연구진이 카메라 플래시를 이용해 반도체를 제작하는 기술을 개발했다

카이스트(KAIST) 신소재공학과 김상욱 교수, 신소재공학과 이건재 교수, 부산대학교 재료공학과 김광호 교수로 이뤄진 공동연구팀은 반도체용 7나노미터(nm) 패턴 기법으로 한 번의 플래시를 조사하는 것만으로 대면적에서 초미세 패턴을 제작할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

플래시 광을 이용한 분자조립 패턴 형성 모식도/자료=KAIST

4차 산업혁명의 핵심기술인 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터는 고용량 고성능 반도체 소자가 필요하다.

이러한 차세대 고집적 반도체 소자를 만들기 위해서는 패턴을 매우 작게 형성하는 리소그래피 기술 개발이 필수적이다.

현재 관련 업계에서는 작은 패턴 제작에 주로 광 리소그래피 기술을 이용하고 있다. 하지만 이 기술은 10나노미터 이하의 패턴을 형성하기엔 한계가 있다.

고분자를 이용한 분자조립 패턴 기술은 공정비용이 저렴하고 10나노미터 이하 패턴 형성이 가능해 광 리소그래피를 대신할 차세대 기술로 각광받고 있다.

그러나 고온 열처리나 유독성 증기 처리에 시간이 많이 소요되기 때문에 대량 생산이 어려워 상용화에 한계가 있다.

연구팀은 고분자 분자조립 패턴 기술의 문제 해결을 위해 순간적으로 강한 빛을 내는 카메라 플래시를 활용했다.

플래시 빛을 이용하면 15밀리초(1밀리초: 1000분의 1초) 내에 7나노미터의 반도체 패턴을 구현할 수 있고, 대면적에서 수십 밀리 초의 짧은 시간 내에 수 백도의 고온을 낼 수 있다.

연구팀은 이 기술을 고분자 분자 조립에 응용해 단 한 번의 플래시를 조사하는 것으로 분자 조립 패턴을 형성할 수 있음을 증명했다.

또 연구팀은 고온 열처리 공정이 불가능한 고분자 유연 기판에도 적용이 가능함을 확인했다. 이를 통해 차세대 유연 반도체 제작에 응용할 수 있을 것으로 보인다.

(왼쪽부터)KAIST 김상욱 교수, 진형민 연구원/사진=KAIST

연구팀은 “카메라 플래시 광열 공정을 분자 조립 기술에 도입해 분자 조립 반도체기술의 실현을 앞당길 수 있는 고효율의 기술”이라고 설명했다.

김상욱 교수는 “분자조립 반도체 기술은 그 잠재성에도 불구하고 공정효율 제고가 큰 숙제로 남아 있었다”며 “이번 기술은 분자조립기반 반도체의 실용화에 획기적 해결책이 될 것”이라고 말했다.

류준영 기자 joon@

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