세계 최소급 나노선 도핑기술 개발

연세대 염한웅 교수, 회로선폭 1㎚ 실현 가시화

세계 최소 선폭의 실리콘 반도체소자를 제작할 수 있는 나노선 물성 제어기술(도핑기술)이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

교육과학부는 2일 연세대 원자선원자막연구단 염한웅(42) 교수팀이 회로선 폭이 현재의 초고직접 실리콘 반도체소자의 50분의1인 1㎚ 금속나노선을 실리콘 기판 위에 직접 대량으로 성장시키고 이를 소자에 응용할 수 있도록 불순물을 첨가하고 농도를 조절해 전기적 특성을 제어하는 도핑기술을 개발했다고 밝혔다.

실리콘 기판 위에 한 방향으로 성장시킨 금 나노선(원자선)의 현미경사진. 노란색 부분의 금원가 2열로 정렬된 나노선 부분이며 그 위에 파랗게 돌출된 점들이 도핑된 개개의 실리콘 불순물 원자임.

이 기술은 실리콘기판에 넓이가 원자 1~3개 정도인 1~2㎚ 나노선을 만드는 것으로 지난 1999년 염 교수팀과 스위스 바젤대 연구진에 의해 각각 개발돼 10여 년간 물리학계의 큰 관심을 끌었으나 물성 조절을 위한 도핑기술이 없어 소자로 응용되지 못했다.

반도체소자에서 회로의 폭을 줄이는 것은 반도체소자 소형화를 위해 꼭 필요하지만 1㎚ 넓이의 원자선을 반도체 소자 회로에 이용하려면 여기에 불순물을 첨가하고 농도를 조절해 전기적 성질을 조절할 수 있는 기술이 필요하다.

염 교수는 이번 연구에서 실리콘기판 위에 금 원자를 2열로 정렬해 폭 1㎚의 나노선을 만들고 그 위에 실리콘 원자를 첨가하고 농도를 조절할 수 있는 기술을 개발했으며 실제로 이 방법으로 나노선의 전기적 특성을 조절할 수 있음을 증명했다.

염 교수는 "이런 기술이 실리콘 반도체소자의 직접도를 획기적으로 높일 것"이라며 "이 성과는 미래형 나노소자에 중요한 기초원천기술로 반도체산업의 국제 경쟁력을 유지하고 차세대 반도체소자 개발 경쟁에서 유리한 위치를 선점하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다.

박용준 기자 [e-mail]
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