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카메라 플래시로 고효율·고집적 반도체 제작한다

김상욱 KAIST 교수팀, 플래시 광 이용해 초고속·초미세 패턴 형성 
국내 연구진이 고효율, 고집적 반도체 소자 제작 등에 활용 가능한 기술을 개발했다.

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. 

플래시 광을 이용한 반도체 패턴 형성.<사진=KAIST 제공>플래시 광을 이용한 반도체 패턴 형성.<사진=KAIST 제공>
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