인천대학교 이한보람 교수, Ngoc Le Trinh 학생, 구본욱 학생

인천대학교 신소재공학과 이한보람 교수 연구팀이 수행한 연구 결과가 세계적 최상위 저널인 ACS Nano (인용지수 15.8)에 게재되어 관심을 모으고 있다.

인천대학교 이한보람 교수 연구팀은 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단(NRF)과 산업통상자원부가 지원하는 민관 공동투자 반도체 R&D 프로그램(K-CHIPS)의 연구비를 받아 지난 3년간 차세대 반도체 공정 연구를 진행해 왔다. 연구팀은 4.5나노미터 이하의 강유전체 메모리 소자에 필수적인 균일한 박막을 증착하는 혁신적인 연구 결과를 발표했다.

더 뛰어난 성능의 전자기기를 사용하기 위해 반도체 소자의 크기가 지속적으로 감소하고 있으며, 다양한 문제들이 발생한다. 그 중 가장 해결이 어려운 문제중의 하나는 매우 얇은 두께 (5나노미터 이하)의 균일하고 성능이 뛰어난 박막을 만드는 일이다. 이한보람 교수 연구팀은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이론적 계산을 통해 원자층 증착(ALD) 공정에서 매우 작은 분자 수준 상호작용을 계산하고 이해 하여, 미래 반도체 소자의 중요한 물질로 알려져있는 강유전체 HfxZryOz 박막을 원자 수준으로 균일하게 만들었다. 

기존 기술(a)과 이번 연구를 통해 개발된 최신 기술(b) 비교

HfO2 기반 박막은 현대 실리콘 소자 기술과의 호환성으로 인해 차세대 메모리 및 로직 칩에 높은 강유전성을 통합하기 위한 주요 연구 대상으로 주목받고 있다. 하지만, 초박형 HfO2 기반 강유전체 박막 제조 기술에 대한 연구는 부족하다. 따라서 이번 연구를 통해 개발된 기술은 미래 반도체 기술에 필수적인 기술로 평가되며, 한국 반도체 산업이 글로벌 반도체 기술 수준을 한 단계 더 끌어올리는 데 기여할 수 있는 기술로 평가된다.

인천대학교 이한보람 교수 연구팀은 반도체 제조의 핵심 기술인 원자층 증착(ALD), 원자층 조절(ALM), 및 선택적 증착 기술 분야에서 세계적인 연구 그룹으로 인정받고 있다. 연구팀은 2017년 인천광역시 과학기술대상을 수상하고, 2018년 이 교수가 저명한 학술지 Chemistry of Materials의 편집위원으로 임명되는 등 뛰어난 업적으로 널리 주목받아 왔다. 이번 혁신적인 연구 이전에도 연구팀은 이미 학문적 및 산업적 기반을 확고히 다져 왔으며, 삼성전자와 SK하이닉스 같은 국내 주요 반도체 기업은 물론, 머크(Merck)와 램리서치(Lam Research) 등 글로벌 반도체 선도 기업들과의 협력을 통해 국제적으로 그 전문성을 인정받고 있다.