[한국기술뉴스] 경희대학교 정보전자신소재공학과 전우진 교수 연구팀은 반도체 소자 특성의 균일도를 향상시키는 3차원 반도체 제조장치를 개발했다. 개발된 기술은 경희대학교 산학협력단을 통해 2020년 05월 13일 특허를 출원(출원번호 제1020200057178호)했다. 특허 명칭은 '3차원 반도체 장치 및 이의 제조 방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

최근 4차 산업 시대로 접어들면서 우수한 반도체 첨단기술을 확보하기 위한 경쟁이 거세지고 있습니다. 반도체는 인체의 두뇌나 신경계와 유사한 역할로 대부분의 전자장치에서 사용되고 있습니다. AI나 자율주행과 같은 첨단기술 또한 반도체를 기반으로 작동해 수요가 점차 증가하고 있습니다. 반도체는 소형화와 다기능화를 위해 집적도를 높이는 방향으로 발전했습니다. 고집적화된 반도체 소자는 미세한 크기로 패턴을 새겨야 하며, 선폭도 줄어들어 제작 공정의 난이도가 높다는 문제가 있습니다. 이를 개선하기 위해 3차원상으로 메모리 셀을 배열한 반도체 기억 소자가 개발되고 있습니다. 하지만, 3차원 반도체 기억 소자는 구조적 형태로 인한 제조 난이도 때문에 소자 특성의 불균일이 발생하는 문제가 있습니다.

경희대학교 전우진 교수 연구팀은 해당 문제점을 해결하기 위해 소자 특성의 균일도를 높인 3차원 반도체 소자를 개발했습니다.

3차원 반도체 소자를 제조하기 위해 기판 위로 절연막과 희생막을 쌓아 올립니다. 기판 위에 적층된 막을 식각한 후 영역 선택 증착법을 이용해 전극을 형성합니다. 이후 다시 한번 식각과 전극 형성 과정을 통해 데이터를 읽고 쓰기 위한 워드 라인을 형성합니다.

본 기술을 활용할 경우, 기존보다 적은 공정 단계를 거쳐 소자를 제조할 수 있습니다. 또한, 제조 과정 중 열화의 발생이 줄어, 기존보다 균일한 소자 특성을 가지는 3차원 반도체 장치가 제공될 수 있습니다.

본 기술을 통해 더 적은 공정으로 우수한 품질을 지닌 3차원 반도체 소자를 제조하여, 반도체 첨단기술의 선진화에 기여할 것으로 기대됩니다.