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[IT뉴스]차세대 반도체소재 결함 제거…“더 작고 빠른 저전력 반도체 만든다”

온카뱅크관리자

2025-03-30 10:17:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- UNIST·POSTECH, 저온 공정으로 이황화몰리브덴 결함 제거</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="Wk73lz41HU">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e5fd197ee79d5c22497f0a588fe301df75db44235b58ccf434517858db4b6dfd" dmcf-pid="YEz0Sq8tHp" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 UNIST 연구진. 정학순(왼쪽 아랫줄 반시계방향) 박사, 권지민 교수, 이용우 박사, 홍수민 연구원, 구현호 연구원, 이상현 연구원.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/30/ned/20250330101218339agwj.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="BNHTcXUlZ6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/30/ned/20250330101218339agwj.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 수행한 UNIST 연구진. 정학순(왼쪽 아랫줄 반시계방향) 박사, 권지민 교수, 이용우 박사, 홍수민 연구원, 구현호 연구원, 이상현 연구원.[UNIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="56c25ddb5f745b3d65367eb9955c9e82ef86af1bb79d47cbd668abc66a85d98b" dmcf-pid="GDqpvB6FH0" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 더 작고 빠른 저전력 칩을 만들 수 있는 반도체 소재의 결함을 제거하는 기술이 개발됐다.</p>
          <p contents-hash="b0f3fff2d7c41fe8d3e625d998877dac0ebb827146d2d9105e14597446b545a4" dmcf-pid="HwBUTbP3G3" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 권지민 교수팀은 POSTECH 화학공학과 노용영 교수팀과 공동으로 차세대 반도체 소재인 이황화몰리브덴의 결함을 200℃에서 제거하는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="b2d022d26a386bae95144b19964d2bd478e7f43e0ffd61c4ce0fa6af025353aa" dmcf-pid="XrbuyKQ0XF" dmcf-ptype="general">손톱만 한 반도체 칩 하나에는 최소 수십억 개의 소자가 집적돼 있다. 이황화몰리브덴은 칩의 집적도를 높이고, 누설전류를 잡아 발열 없는 저전력 반도체 칩을 만들 수 있을 것으로 기대돼 산업계의 관심을 받는 반도체 소재다.</p>
          <p contents-hash="7521df7c78eeff8a0852df85b63eb5ddb95055c2bba6b4f096e46c74e44f481f" dmcf-pid="ZmK7W9xp1t" dmcf-ptype="general">이황화몰리브덴을 실제 칩에 집적하는 과정에서 발생하는 결함을 저온에서 제거하는 기술은 상용화의 핵심 과제다. 이황화몰리브덴을 실리콘 소자 위에 증착하는 방식으로 활용하기 때문에, 이미 완성된 실리콘 소자가 열에 손상되면 안 되기 때문이다.</p>
          <p contents-hash="76581802a63e240813275006f00243ffc11a800caab2697f8b7b4e20c167e770" dmcf-pid="5s9zY2MUZ1" dmcf-ptype="general">연구팀은 PFBT라는 물질로 200℃에서 결함을 메워, 이황화몰리브덴(MoS2)의 몰리브덴대 황의 원자비를 이론적 비율인 1:2에 가까운 1:98로 회복시켰다. 이황화몰리브덴은 박막형태로 증착되는 과정에서 황 원자가 원래 있어야 할 자리가 듬성듬성 비는 결함이 발생해 실제로는 황과 몰리브덴의 비율이 1:68 정도로 합성된다. 결함은 전자의 흐름을 방해하기 때문에 반도체 성능과 내구성 확보하려면 이 같은 결함을 메워 이론적 원자비에 가까운 상태로 회복시켜야만 한다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b014b3c7d18882b704674d4d53d6d026d6555c1d6b68a08d0f6929456237ef95" dmcf-pid="1GePUdj455" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="PFBT의 흡착과 탈착을 통한 저온 황 결함 회복 공정 및 전기적 성능 향상.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/30/ned/20250330101219029cark.png" data-org-width="567" dmcf-mid="yiPVtQLKYu" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/30/ned/20250330101219029cark.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            PFBT의 흡착과 탈착을 통한 저온 황 결함 회복 공정 및 전기적 성능 향상.[UNIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="1464ad98a47f89cf116d5258cf03b93d98d6381498a0ef7e83a3fc08084b4ae7" dmcf-pid="tHdQuJA8XZ" dmcf-ptype="general">회복 단계에 사용된 PFBT(펜타플로로벤젠티올)는 육각형 벤젠고리에 티올작용기(-SH)와 불소(F)가 붙어있는 구조다. 티올 작용기에 포함된 황이 결함을 직접 메우고, 불소는 이 물질을 황 결함으로 유도한 뒤, 황을 제외한 물질의 나머지 부분을 쉽게 분리하는 역할을 한다. 연구팀은 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 이 같은 화학 반응이 가능함을 확인했다. 또 X선 분광학 분석 결과, 저온에서 실제 황의 빈자리가 메워졌다.</p>
          <p contents-hash="a024458f09a0d5262d5b09707803562c95f95bbb531017481272573c15556935" dmcf-pid="FXJx7ic6YX" dmcf-ptype="general">결함이 메워진 이황화몰리브덴으로 트랜지스터 소자를 만들었을 때, 결함이 있는 경우보다 전하이동도가 2.5배 개선됐다. 전하 이동이 빠를수록 작동속도를 빠르게 할 수 있다. 소모 전력을 나타내는 지표인 ‘문턱전압 이하 스윙 값’도 40% 정도 줄었다.</p>
          <p contents-hash="2933c7cfb1f07c24452f00036904110b9fb4659284a2999d5022a0055160ab82" dmcf-pid="3ZiMznkPZH" dmcf-ptype="general">권지민 교수는 “공정에서 발생하는 황 결함은 나노스케일의 첨단 노드를 겨냥한 반도체 소자에서 큰 문제”라며 “개발한 유기 분자를 이용한 저온 황 결함 회복 기술을 통해 앞으로 이황화몰리브덴 뿐만 아니라 다양한 차세대 반도체의 소재의 결함 회복과 계면 특성 개선 연구를 더욱 확장해 나아갈 계획”이라고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="ccb20a61837c01a5b869333836749c1342f5529b5c25f7fd7d730d3d743768b8" dmcf-pid="05nRqLEQ1G" dmcf-ptype="general">한국연구재단, 정보통신기획평가원(IITP) 지원 등으로 수행된 이번 연구결과는 나노과학기술 분야 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’에 2월 18일 정식 출판됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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