나노반도체 소자의 산화막 계면특성 분석 방법 개발

[산업일보]
국내 반도체 산업 발전에 성장엔진으로 작용할 온칩전하펌프(On-Chip Charge Pumping) 분석방법이 개발됐다.

충남대학교 이희덕 교수 연구팀이 매그나칩반도체와 공동으로, 1.5nm 이하의 절연막을 갖는 실리콘 소자에서 절연막과 실리콘 기판 사이의 계면 특성을 분석할 수 있는 온칩 전하 펌프 분석방법을 개발했다고 밝혔다.

일반적인 전하 펌프 방법은 두꺼운 산화막에서만 계면 결함 특성에 대한 측정 및 분석이 가능했으나 나노미터 영역의 나노 CMOS(상보성금속산화막반도체)에서는 산화막이 매우 얇아짐에 따라 산화막을 통한 누설전류가 크게 증가해 기존 방법으로는 더이상 정확한 계면 특성을 측정할 수 없었다.

이번에 개발된 새로운 온칩 전하펌프 방법은 고주파의 온칩 주파수 발생 개념을 토대로 펄스 발생 및 펄스 전압 조절을 위한 회로를 웨이퍼 내에서 구현해 고주파 펄스를 생성하게 한 것이다. 따라서 고주파 인가를 위한 고가의 장비가 필요없을 뿐만 아니라 웨이퍼 내에서 발생시킨 수백 MHz 이상의 고주파 펄스를 게이트에 직접 인가함으로써 매우 얇은 산화막을 갖는 나노 소자에서도 산화막 계면의 특성을 정확히 측정할 수 있게 됐다.

연구 책임자인 이희덕 교수는 “그동안 나노크기의 CMOS에서 측정이 불가능했던 산화막 계면 특성 분석방법을 확보함으로써 신뢰성 있는 나노 CMOS의 개발을 촉진시키는데 매우 큰 영향을 미치게 될 것이며, 이번 연구결과는 논리소자뿐만 아니라 DRAM 및 플래시메모리 등 모든 실리콘 기반 소자에 적용돼 반도체 소자 개발의 기술력을 증대시켰다고 할 수 있다”고 밝혔다.

이 기술은 산학협동(매그나칩-충남대)을 통해 개발돼 산업체로의 기술 이전시 국내 반도체 산업 발전은 물론 비메모리 반도체에 적용되면 수익 창출에도 크게 이바지할 것으로 기대되고 있다.

한편, 이번 연구성과는 기술의 우수성을 인정받아 지난 12월 7일 국제 전자소자 회의(IEDM)에서 발표됐으며 현재 국내와 미국에 각각 1건의 특허 등록이 완료됐다.


미디어다아라 김원정 기자(news@daara.co.kr)