실리콘 기반 5단 수직 적층 반도체 트랜지스터와 이를 이용한 비휘발성 메모리가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
이병현 삼성전자 메모리 사업부 책임연구원이 현재 KAIST 전기 및 전자공학부 박사과정(지도교수 최양규)을 이수하며 강민호 나노종합기술원 선임연구원과 함께 개발했다. 연구 결과는 나노 분야 학술지 ‘나노 레터스(Nano letters)’ 11월 6일자 온라인판에 게재됐다.
연구팀은 전면-게이트 실리콘 나노선을 5간 수직으로 쌓는데 성공했다. 이는 단일 나노선 기반 트랜지스터보다 5배 이상 향상된 성능을 나타냈다.
수직 적층 나노선 구조는 말 그대로 위로 쌓기 때문에 단일 구조와 달리 면적이 증가되지 않아 집적도 향상에도 기여할 수 있다.
나노선 수직 적층은 개발된 ‘일괄 플라즈마 건식 식각 공정’ 방식을 통해 이뤄졌다. 이 공정은 고분자 중합체를 이용해 패턴이 형성될 영역에 미리 보호막을 친 뒤 등방성 건식 식각을 통해 나노선 구조를 형성하는 기술이다. 이 기술은 지속적 소형화로 인해 기술적 한계에 부딪힌 반도체 트랜지스터 분야에 새로운 돌파구를 제시할 것으로 기대된다.
연구팀은 “건식 식각 공정 기술이 기존 방법보다 간단하고 안정적으로 수직 적층 실리콘나노선 구조 제작을 가능하게 할 것”이라며 “고성능 트랜지스터 개발에 응용할 수 있다”고 말했다.
반도체 트랜지스터 분야는 최근 10㎚ 시대에 접어들며 제작 공정 한계 및 누설전류로 인한 전력소모 문제가 커지는 어려움을 겪어왔다.
이번 기술 개발은 나노종합기술원 반도체 연구 기반과 김진수 부장 등 연구진들이 연구 공정을 지원했다.
이번 연구는 글로벌프론티어사업 스마트IT융합시스템 연구단의 지원을 받아 수행됐다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com