[대한경제=박흥서 기자] 인천대학교 신소재공학과 이한보람 교수 연구팀과 삼성전자 삼성종합기술원 연구팀이 수행한 연구 결과가 세계적 최상위 저널은 네이처 커뮤니케이션스 (Nature Communications, 인용지수 17.694)에 게재되어 관심을 모으고 있다.

이한보람 교수와  연구팀원들/사진:인천대 제공

인천대학교는 13일 이한보람 교수 연구팀이 차세대 반도체 공정을 연구 중인 삼성종합기술원과 지난 3년간 공동연구를 진행하여, 10 나노미터 이하의 3차원 반도체 소자에서 필수적으로 필요한 균일한 박막을 증착하는 획기적인 결과를 발표했다고 밝혔다.

3차원으로 만들어진 최신 반도체 구조는 워낙 복잡하여 원하는 물질로 박막을 코팅하거나 채워넣기가 매우 어려웠다. 예를 들면 울퉁불퉁한 표면 위에 페인트를 칠할 때 모든 면에 균일한 칠을 하기 매우 어려운 것처럼, 반도체 박막 공정에서 매우 좁은 3차원 구조 입구부터 구멍이 막히게 되어 구조 안에는 텅 비게 되는 문제가 생긴다.

이한보람 교수와 삼성종기원 연구팀은 표면에서 분자수준의 화학반응을 조절하여 구멍 입구 주위에 증착은 억제시켜 3차원 구조 내부부터 증착이 되는 선택적 증착법을 개발하여 매우 복잡한 구조에서도 빈공간 없이 빽빽하게 박막 물질을 채워 넣을 수 있는 기술 개발했다.

기존 기술과 이번 연구를 통해 개발된 최신 기술 비교

최근 플래시메모리 기술은 3차원 낸드 (NAND) 소자로, 2차원 트랜지스터 (transistor) 기술은 3차원 게이트-올어라운드 (gate-all-around) 소자로, DRAM도 3차원 구조를 택해 집적도를 기하급수적으로 늘리는 방향으로 기술발전이 일어나고 있다. 이에 따라 복잡한 3차원 구조내에 균일하게 금속물질이나 절연물질을 채워 넣는 방법은 매우 중요하다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 기술은 미래 반도체 기술에 없어서는 안될 기술이며, 한국 반도체 산업이 전 세계 반도체 기술을 한 단계 끌어 올릴 수 있는 기술로 평가받고 있다.

인천대학교 이한보람 교수와 연구팀은 반도체 제조공정에 필수적인 기술 중의 하나인 원자층 증착법(atomic layer deposition) 및 선택적 증착법 (area selective deposition)의 세계적인 연구팀으로 꼽히고 있다.

2017년 인천시 과학기술 대상 수상, 2018년 세계적인 학술지 (케미스트리 오브 머티리얼즈) 편집자 선임 등, 이번 연구 이전에도 다양한 선행 연구를 통해 그 학문적 파급력을 알리고 있다. 현재까지 국내 반도체 기업(삼성전자, SK하이닉스)뿐만 아니라 국제적 반도체 기업 (Merck, Lam Research) 과의 공동연구로 그 실력을 국내외로 인정받고 있다.