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과학·기술

카메라 플래시로 7나노급 반도체 초미세 패턴 제작 기술 개발

  • 김민수 기자
  • 입력 : 2017.09.13 15:50

    김상욱 KAIST 신소재공학과 교수 연구팀이 카메라의 플래시를 이용해 반도체를 제작하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

    이 기술은 카메라 플래시를 한번 터뜨리는 것만으로 대면적 웨이퍼에서 반도체용 7나노미터 초미세 패턴을 제작할 수 있는 기술이다. 향후 고효율, 고집적 반도체 소자 제작 등에 활용 가능할 것으로 기대된다.

    김 교수 연구팀의 진형민 연구원과 박대용 박사과정 연구원이 공동 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 온라인판에 게재됐다.

     카메라 플래시를 이용한 반도체 미세 패턴 제작 모식도./KAIST 제공
    카메라 플래시를 이용한 반도체 미세 패턴 제작 모식도./KAIST 제공

    최근 부각되고 있는 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터 기술에는 고용량, 고성능 반도체 소자가 필요하다. 고집적 반도체 소자를 만들기 위해서는 반도체 소자 회로 패턴을 매우 작게 만드는 기술인 ‘리소그래피(Lithography)’ 개발이 필수적이다.

    현재 반도체 업계에서는 주로 광 리소그래피 기술을 이용하고 있다. 하지만 이 기술은 10나노미터 공정 이하의 미세회로 패턴을 만들기엔 한계가 있는 것으로 알려졌다.

    또 고분자를 이용한 분자조립 패턴 기술은 공정비용이 저렴하고 10나노미터 이하 패턴 형성이 가능해 광 리소그래피를 대체할 차세대 기술로 각광받고 있지만 고온 열처리나 유독성 증기 처리에 많은 시간이 소요돼 대량 생산이 어렵다는 한계가 있다.

    연구팀은 고분자 분자조립 패턴 기술의 단점을 극복하기 위해 순간적으로 강한 빛을 내는 카메라 플래시를 활용했다. 플래시 빛을 이용해 15밀리초(1밀리초는 1000분의1초) 내에 7나노미터의 반도체 미세회로 패턴을 구현하는 데 성공했다. 또 연구팀은 단 한번의 플래시를 비추는 것으로 분자조립 패턴을 형성할 수 있음을 입증했다.

    연구를 이끈 김상욱 교수는 “이번에 개발한 기술은 고온 열처리 공정이 불가능한 고분자 유연 기판에도 적용할 수 있다는 사실을 확인했다”며 “카메라 플래시를 분자조립 기술에 도입해 분자조립 반도체 기술 구현을 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.

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