한국과학기술연구원(KIST)이 차세대 반도체에 적용되는 나노수준의 초미세 패턴 제작 기술을 개발했다.
KIST는 손정곤 광전하이브리드연구센터 박사팀이 플라즈마 기술을 적용해 두 개 이상의 고분자가 하나의 고분자 사슬에 규칙적으로 연결된 고분자인 ‘블록공중합체’에서 활용할 수 있는 나노미터(㎚·10억분의 1m) 수준 패턴 제작 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 반도체와 광전소자를 만들 때 활용된다.
최근 10㎚ 수준의 초미세 패턴제작 기술이 중요해지는 가운데 특히 복합적인 특성을 가진 고분자 블록공중합체의 자기조립 특성을 이용하면 쉽게 10㎚ 이하 나노 구조를 넓은 면적에서 균일하게 제작할 수 있다. 그러나 구조적 결함·패턴 정렬 등과 같은 기술적 한계로 아직 블록공중합체를 활용해 나노패턴을 만드는 것은 쉽지 않았다.
이에 연구진은 필터와 플라스마를 활용해 고분자(블록공중합체)에 10㎚ 이하의 초미세 패턴을 손쉽게 만들 수 있는 공정을 개발했다. 낮은 에너지 입자들만 통과하게 해 고분자 필름과 물리적인 충돌이 일어나게 하자 표면에 3~5㎚ 수준의 얇은 화학적 결합층이 형성됐다. 연구팀은 이 기술을 통해 실제 반도체 공정에서 3차원 입체구조 트랜지스터로 사용되는 핀펫(FinFET)을 모사한 구조를 구현했다. 또한 미세 화학 패턴 위에서도 결함이 거의 없는 10㎚ 이하의 수직 줄무늬 패턴을 형성이 가능했다.
손정곤 박사는 “그동안 난제로 블록공중합체에서의 나노공정을 해결했다”면서 “유도 자기조립을 통한 10㎚ 이하 패터닝 기술이 초미세 반도체 공정 기술로 실질적으로 적용되길 기대한다”고 말했다.
이번 연구결과는 지난 2일 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 실렸다.
