관련 통계자료 다운로드 벌크 실리콘 기판에 구현된 이중 게이트 소자 구조도
값싼 벌크실리콘 기판으로도 이중게이트소자를 만들 수 있는 기술이 개발됐다.
21세기 프런티어사업단인 테라급나노소자개발사업단의 과제를 수행 중인 경북대 이종호 교수팀은 삼성전자의 지원을 받아 집적도 및 성능 면에서 기존 소자에 비해 우수한 40㎚급 이중 게이트 CMOS소자를 값싼 벌크실리콘 웨이퍼상에 구현하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.
이에 따라 기존 CMOS소자에 비해 성능은 뛰어나면서 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼의 3분의 1 가격으로 이중게이트소자를 만들 수 있는 길이 열렸다.
이번에 구현된 소자는 같은 면적의 기존 CMOS소자에 비해 동일한 전압조건에서 약 2배의 전류를 보이면서 온오프 특성과 짧은 채널 특성을 보여 기존 소자에 비해 상대적으로 우수하다. 또 기판 바이어스에 따른 문턱전압의 변화가 없으며 기판전류가 수십 배 줄어든 고성능을 보였다. 이 기술은 기존 CMOS의 기술적 한계를 극복할 수 있는 기술로 각광받고 있다.
이번 연구로 SOI 기판보다 가격이 싼 벌크실리콘 웨이퍼에서 이중게이트소자를 40㎚급까지 구현해 고속집적회로뿐만 아니라 메모리기술에도 적용할 수 있을 전망이다. 특히 기존 표준 CMOS 공정을 그대로 이용할 수 있어 생산라인 구축비용도 절감할 수 있다고 연구팀은 밝혔다.
이중게이트 CMOS소자기술은 향후 4∼20년 사이에 적용, D램이나 S램 등 메모리소자와 SOC나 CPU 등 로직칩을 생산하는 데 사용될 것이라고 연구팀은 덧붙였다.
연구팀은 앞으로 구조를 개선하고 15∼50㎚급 소자기술도 개발할 예정이다.
이번 연구결과는 나노미스2003(미국·2003년 2월)·반도체학술대회(한국·2003년 2월)·심포지엄 on VLSI테크놀로지(일본·2003년 6월) 등에서 발표됐거나 발표할 예정이며 국내특허 3건, 국제특허 5건을 출원했다.
한편 기존 CMOS소자는 구조적으로 크기를 작게 할 수 없지만 수직으로 형성된 채널 양쪽에 게이트를 형성할 수 있는 이중게이트소자는 초소형화할 수 있다.
<권상희기자 shkwon@etnews.co.kr>