4차 산업혁명 시대를 맞아 사물인터넷(IoT)과 빅데이터 구축 등으로 집적도와 용량이 높은 고성능 반도체 소자가 요구되고 있다.
차세대 고집적 반도체 개발을 위해서는 패턴을 매우 정밀하게 형성하는 리소그래피(lithography, 반도체 기판에 회로패턴을 새기는 공정) 기술이 필수적이다.
기존 빛을 이용한 '광 리소그래피 기술'은 10나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 이하 패턴을 만드는 데는 한계가 있다.
이 때문에 공정 비용이 저렴하고 10나노미터 이하의 패턴 형성이 가능한 고분자를 이용한 분자조립 패턴 기술이 차세대 기술로 주목받고 있지만, 고온 열처리에 시간이 많이 걸려 대량 생산이 어려웠다.
연구팀은 고분자 분자조립 패턴 기술에 강한 빛을 내는 카메라 플래시를 적용해 대면적에서 짧은 시간 안에 초미세 패턴을 구현하는 데 성공했다.
한 번의 플래시를 쪼이는 것만으로도 15밀리초(1천분의 1초) 안에 7나노미터 크기의 초미세 패턴을 제작할 수 있다.
고온 열처리 공정이 불가능한 고분자 유연 기판에도 적용할 수 있어 차세대 플렉서블 반도체 제작에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
김상욱 교수는 "그동안 분자조립 반도체 기술은 공정 효율이 낮아 상용화가 어려웠다"며 "이번 기술을 통해 분자조립 기반 반도체의 상용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 말했다.
진형민 연구원, 박대용 박사과정이 공동 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈' 지난달 21일 자에 실렸다.
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