[정보통신신문=서유덕기자]

기존 반도체 배선 소재보다 저항이 낮고 양산성이 높아 차세대 초미세 반도체 칩 배선에 활용하기 적합한 소재가 개발됐다.

안지훈 한양대 에리카(ERICA)캠퍼스 재료화학공학과 교수는 아이캠스와 함께 ‘몰리브데넘카바이드’ 극박막 공정을 개발했다고 28일 밝혔다. 이 신소재를 반도체 배선에 적용하면 미세화된 반도체 소자의 성능이 향상될 것으로 보인다.

반도체 배선소재로 주로 사용하는 구리나 텅스텐은 반도체 미세화와 선폭 감소에 따라 전기전도 능력이 급감하는 단점을 띤다. 반면 몰리브덴(molybdenum) 또는 몰리브데넘 화합물은 저항이 낮고 열화학적 안정성이 우수해 차세대 반도체 배선소재로 주목받고 있다. 다만 지금까지는 몰리브데넘 화합물을 얇게 증착하기 위한 전구체(precursor)가 없어 양산화가 힘들었다.

이번 연구를 통해 아이켐스가 양산성을 확보할 수 있는 새로운 몰리브데넘 금속-유기 전구체 개발에 성공, 양산 문제를 해결하게 됐다. 개발된 전구체는 기존 전구체 대비 휘발성이 좋고, 불소나 염소 등의 할로젠화물 계열 원소가 없어 반도체 양산에 유리하다. 

안 교수팀은 이렇게 개발한 전구체를 이용해 차세대 반도체 배선으로 응용할 수 있는 원자층증착공정을 개발했다. 연구팀은 원자층증착공정으로 나노미터 두께를 가진 얇은 극소 비저항의 몰리브데넘카바이드 박막 제조기술을 개발했다. 이 기술은 5나노미터(nm) 이하 두께에서도 균일한 박막 형성이 가능하고 비교적 낮은 10~20마이크로옴센티미터(μΩ·cm) 수준의 비저항 값을 유지한다.

하민지 연구원이 주도한 이번 연구는 원자층증착공정을 이용해 5nm 이하의 얇은 두께에서도 낮은 저항을 유지하는 몰리브데넘카바이드 박막을 구현하고 열적, 화학적 안정성을 평가해 차세대 반도체 배선으로의 응용 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

안지훈 교수는 “해당 연구결과는 국내 중소규모의 소재업체와 대학의 긴밀한 협동 연구를 통해 세계적인 연구 성과를 도출했다는 점에 큰 의의를 갖는다”며 “중소 소재업체와 대학에서 개발한 우수한 연구 결과가 단순히 연구 성과에만 그치지 않고 반도체 양산에 적용될 수 있도록 많은 노력과 관심이 필요하다”고 말했다.

김현창 아이켐스 대표는 “ 기술적 난이도 때문에 지난 20여년간 원자층증착공정을 이용한 반도체 배선 소재의 전구체 양산 성공 사례가 없었다”며 “이번에 공동 개발한 몰리브데넘 전구체는 양산 적용 가능성이 높아 고무적”이라고 말했다.

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