KAIST(총장 신성철)는 김상욱 신소재공학과 교수팀이 이건재 신소재공학과 교수, 김광호 부산대 재료공학과 교수팀과 공동연구로 카메라의 플래시를 이용해 반도체를 제작하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

이번에 개발된 기술은 반도체용 7나노미터 패턴 기법으로 한 번의 플래시를 조사하는 것만으로 대면적에서 초미세 패턴을 제작할 수 있다는 특징이 있다.

인공지능, 사물인터넷, 빅데이터 등 4차 산업혁명 주요 기술에는 고용량, 고성능 반도체 소자가 필요하며, 이 소자를 만들기 위해서는 패턴을 매우 작게 형성하는 리소그래피(Lithography) 기술개발이 요구된다.

그동안 업계에서는 광 리소그래피(Photolithograph) 기술을 이용해 작은 패턴을 제작했지만, 이 기술은 10나노미터 이하의 패턴 형성은 어렵다는 한계가 있었다.

김상욱 교수팀은 순간적으로 강한 빛을 내는 카메라 플래시를 활용해 이러한 문제를 해결했다.

​플래시 빛을 이용하면 15 밀리 초(천분의 15초) 내에 7나노미터의 반도체 패턴을 구현할 수 있고, 대면적에서 수십 밀리 초의 짧은 시간 내에 수 백도의 고온을 낼 수 있게 된다.
 
연구팀은 이 기술을 고분자 분자 조립에 응용해 단 한 번의 플래시를 조사하는 것으로 분자 조립 패턴을 형성할 수 있다는 것과 고온 열처리 공정이 불가능한 고분자 유연 기판에 적용 가능하다는 사실을 증명했다. 

고분자를 이용한 분자조립 패턴 기술은 공정비용이 저렴하고 10나노미터 이하 패턴 형성이 가능해 광 리소그래피를 대신할 차세대 기술로 각광받고 있지만 고온 열처리나 유독성 증기 처리에 시간이 많이 소요되기 때문에 대량 생산이 어려워 상용화에 한계가 있었다.

김상욱 KAIST 교수는 "분자조립 반도체 기술은 그 잠재성에도 불구하고 공정효율 제고가 큰 숙제로 남아 있었다"며 "이번 기술은 분자조립기반 반도체의 실용화에 획기적 해결책이 될 것"이라고 말했다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부 리더연구자지원사업인 다차원 나노조립제어 창의연구단과 글로벌프론티어사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'지에 지난 달 21일자 온라인 판으로 게재됐다.