반도체 집적도를 보다 높일 수 있는 초박형 실리콘 나노 전선 개발의 길이 열렸다.

류 훈 한국과학기술정보연구원(KISTI) 슈퍼컴퓨팅본부 슈퍼컴퓨팅응용실 선임연구원이 슈퍼컴퓨터를 활용한 계산을 통해 불순물 반도체 기반의 초박형 전선 공정을 위한 이론적 배경을 세계 최초로 제시했다.

류 박사는 불순물인 인(燐) 원자의 분포 경향과 실리콘 나노선 크기 사이에 상관관계를 이론적으로 규명해냈다.

제한된 면적에 반도체의 집적도를 높이기 위해서는 소자와 소자를 연결하는 전선의 굵기를 얇게 할수록 유리하다. 따라서 최근 많은 실험 연구자들에 의해 반도체의 실리콘 나노선에 다수의 불순물을 섞어 전기전도도가 높은 초박형 전선으로 만들려는 시도가 진행되고 있다.

그러나 전선의 전도도에 중요한 영향을 미치는 불순물 원자분포 경향에 대한 이론적 배경이 제시되지 않은 상황이었다.

류 박사는 1019cm-3 이상의 고농도로 인이 포함된(실리콘 1cm-3 당 약 1019개의 인 원자가 섞임을 의미) 실리콘 나노선을 원자 수준으로 묘사해 슈뢰딩거 방정식을 구성한 후 KISTI의 슈퍼컴퓨터로 계산해 전자구조를 밝혀냈다.

이번 연구를 통해 안정적인 전기전도도를 지니는 불순물 반도체 전선 개발을 위해 공정과정에서 겪게 되는 시행착오를 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 인텔 초병렬 컴퓨팅 지원사업(IPCC)의 일환으로 수행 중인 ‘파이 코프로세서(Phi coprocessor)’ 기반의 고성능 슈뢰딩거 방정식 병렬계산 소프트웨어 개발 및 이의 반도체 소자 설계 활용연구로 진행됐다.