아주대, 반도체 미세공정 혁신 견인할 메커니즘 규명

사진=아주대

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구진이 반도체 공정 혁신을 견인할 메커니즘을 규명했다. 한계에 도달한 반도체 미세화·다층화 기술에 새로운 해결책으로 활용될 전망이다.

아주대는 오일권(사진) 전자공학과 교수가 이러한 연구성과를 얻었다고 17일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 기초연구실사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구결과는 미국 화학분야 권위지(Journal of the American Chemical Society) 7월 6일자 표지논문으로 게재됐다.

오 교수팀은 반도체 원자층 증착공정에서 표면 분자 흡착의 메커니즘을 규명했다. 이를 통해 분자 흡착을 조절할 기술을 개발한 것. 이번 연구의 제1저자는 오 교수가 맡았으며, 미국 스탠포드대학(Stanford University)의 스테이시 벤트(Stacey F. Bent) 교수(화학공학과) 연구팀과 칠레 산타마리아 기술 대학(Universidad Tecnica Federico Santa Maria)의 타니아 산도발 교수(화학·환경공학과)가 연구에 참여했다.

이번 연구는 현재 반도체 양산에 적용된 공정 기술 중 하나인 ‘원자층 증착법’의 세부 메커니즘에 대한 의문에서 시작됐다. ‘원자층 증착법’이란 분자들의 자기 제한 표면 반응(self-limiting)을 기반으로 박막을 원자 단위에서 고품질로 증착하는 방법이다. 원자층 증착법을 통해 매우 얇은 원자 단위 두께의 층을 실리콘 웨이퍼 같은 평평한 물질에 소자의 손상 없이 균일하게 증착할 수 있다.

오일권 교수는 “원자층 증착법은 현재 반도체 양산에 활용되고 있는 공정 기술로, 그동안 많은 연구자들이 다양한 물질에 대해 연구해 왔다”며 “이번 연구는 표면 공학에 대해 여러 인자를 종합적으로 파악해 이론·실험을 병행했다는 점에서 그 의미가 있다”고 설명했다.

오 교수는 이어 “반도체 전자 소자가 미세화됨에 따라, 반도체 소자의 특성은 박막뿐만이 아니라 분자층 표면 반응과 반응 케미컬의 특성에 영향을 받는 상황이 됐다”며 “이번 연구를 통해 표면 분자 반응 조절의 메커니즘을 밝힘으로써 앞으로 반도체 소자 제작에 있어 박막의 질과 특성 디자인에 활용할 수 있을 것으로 전망한다”고 말했다.