아주대, 반도체 고집적화 위한 증착기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 아주대가 삼성종합기술원과의 공동 연구에서 반도체 공정의 정밀도를 높이는 기술을 개발했다.

사진=아주대 제공

아주대는 오일권(사진) 지능형반도체공학과·전자공학과 교수팀이 이러한 연구 성과를 거뒀다고 16일 밝혔다. 삼성종합기술원과 공동으로 진행한 이번 연구에는 지능형반도체공학과 석사과정 이민정·원병준·임영진 학생이 공동 제1저자로 참여했고, 오일권 교수가 교신저자를 맡았다.

연구팀은 반도체 박막 증착의 정밀도를 높이는 선택적 원자층 증착 기술을 개발했다. 연구 결과는 저명 국제 학술지(Advanced Science) 4월호에 게재됐다.

반도체 공정에서 ‘선택적 원자층 증착’이란 반도체 기판의 특정 표면에서만 증착이 이뤄지도록 조절하는 기술이다. 이 기술을 활용하면 반도체 기판의 원하는 위치에 필요한 물질만을 입힐 수 있다.

기존에 활용돼 온 원자층 증착 공정은 기판 전체에 균일한 박막을 형성하는 방식이다. 하지만 최근에는 반도체 소자의 미세화와 고집적화가 진행됨에 따라 공정 수와 제조 비용을 줄이고 정밀도를 높이는 기술이 주목받고 있다. 선택적 원자층 증착 기술(AS-ALD)이 차세대 반도체 공정의 핵심 기술로 부상한 이유다.

실제로 AS-ALD을 활용하면 반도체 공정 절차를 대거 생략할 수 있어 제조 비용 낮추고 정밀도를 획기적으로 높일 수 있다. 또한 그간 특정 기업이 독점해온 고가의 극자외선(EUV) 노광장비 없이도 반도체 패터닝을 가능케 한다는 점에서 혁신 기술로 관심을 모으고 있다.

연구팀은 이산화지르코늄(ZrO2) 기판을 활용해 특정 영역에서 선택적으로 증착이 이뤄지는 메커니즘을 분석했다. 이를 통해 반도체 기판의 특정 표면에서만 증착이 이뤄지도록 제어가 가능한 방법을 실험적으로 입증해냈다. 선택적 원자층 증착을 통해 반도체 소자의 성능도 향상시켰다.

오일권 아주대 교수는 “선택적 원자층 증착은 반도체 산업의 기술적 한계를 뛰어넘기 위해 꼭 필요로 하는 기술이지만 실제 공정에의 활용에는 여러 난관이 존재했다”며 “이번 연구 결과가 선택적 증착·제어가 가능함을 실험적으로 입증했다는 점에서 반도체 공정 기술에서의 핵심적인 진전이 될 수 있을 것”이라고 했다. 그러면서 “앞으로 산업적 적용을 위한 추가 연구를 통해 반도체 소자의 성능 향상과 생산 공정의 효율성을 더욱 높일 수 있도록 노력하겠다”고 덧붙였다.