'삼성미래기술육성사업'이 지원한 포스텍 연구팀의 차세대 반도체 소재 연구가 국제학술지에 게재됐다.
삼성은 손준우 포스텍 신소재공학과 교수와 최시영 교수 연구팀이 반도체 미세화에 따라 점차 중요성이 커지고 있는 열 문제 해결을 위한 차세대 소재 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.
연구 결과는 고집적 반도체용으로 사용할 수 있는 새로운 소재를 개발한 성과로 인정받아 최근 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재됐다.
연구팀은 2017년 7월 삼성미래기술육성사업 연구과제로 선정돼 3년간 지원을 받았고 한국연구재단 기초연구실 지원도 받았다.
반도체는 집적도가 커질수록 소비하는 전력은 줄어들고 동작 속도는 빨라지나, 반도체 소자가 동작하면서 발생하는 열에 의한 오작동 등 새로운 문제가 발생할 가능성이 크다. 학계와 업계는 이런 문제를 해결하기 위해 트랜지스터 구동 전압을 낮추고 기존 실리콘을 대체하는 신규 소재를 개발하거나 실리콘과 신규 소재를 접합하는 기술을 개발해 왔다.
연구팀은 상전이 산화물 반도체의 일종인 단결정 산화바나듐이 기존 실리콘 대비 전류를 흘릴 때 필요한 전압이 낮아 발열이 덜 되는 성질에 주목, 단결정 산화바나듐을 실리콘 웨이퍼 위에 적층할 수 있는 기술을 개발했다.
하지만 단결정 산화바나듐은 실리콘과 결정 구조가 달라 웨이퍼에 직접 적층 성장할 경우 전기적인 결함이 발생할 수 있다. 이에 연구팀은 실리콘 웨이퍼 위에 결정 구조가 같은 산화티타늄을 우선 적층한 후 그 위에 산화바나듐을 단결정 상태로 성장시키는데 성공했다.
손준우 교수는 “이번 연구를 통해 차세대 소재로 주목받는 단결정 상전이 산화물의 우수한 특성을 기존 실리콘 반도체 소재에 적용할 수 있게 됐다”며 “초저전력 초고밀도 메모리 등 기존 한계를 극복할 수 있는 차세대 반도체 소자 개발을 위해 노력하겠다”고 말했다.
삼성미래기술육성사업은 과학기술 육성·지원을 목표로 삼성전자가 2013년부터 1조5000억원을 출연해 시행하는 연구 지원 공익사업이다. 지금까지 682개 과제에 8865억원을 지원했으며 국제학술지에 총 2130건 논문이 게재되는 등 성과를 냈다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
