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반도체 절전 소재 개발

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기사입력 : 2003.07.09
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반도체 칩의 속도를 향상시키고 전력손실을 줄일 수 있는 반도체 소재가 개발됐다.

국책연구개발사업인 ‘시스템집적 반도체 기반기술 개발사업’을 수행하고 있는 서울대 차국헌 교수팀은 반도체 칩의 속도를 향상시키고 전력손실을 줄이는데 필요한 저유전 물질을 개발했다고 밝혔다.

이에 따라 반도체 금속 배선의 선폭 및 간격이 0.13나노미터 이하인 반도체 개발이 앞당겨질 전망이다.

차 교수는 “이번에 개발한 저유전물질은 나노기공을 함유했으며 유전율이 2.0 이하로 미국 IBM이 전세계의 층간절연물을 수집해 비교 평가한 결과, 유전율이 가장 우수한 것으로 나타났다”며 “외국의 타 회사 제품보다 1년 이상 앞서고 있다”고 말했다.

세계 유수의 반도체·화학회사들은 금속 배선과 배선 사이의 간섭현상을 효과적으로 막아 반도체칩의 속도를 빠르게 할 수 있는 새로운 층간절연물질(유전율 20.7 이하)을 개발하기 위해 상당한 연구비를 투입하고 있으나 아직 확실한 물질이 개발되지 않고 있다.

이에 따라 이번에 개발된 저유전 물질은 물성이 매우 우수한 것으로 평가되고 있어 반도체 제조공정에 사용하면 파급효과가 클 것으로 예상된다.
연구팀이 개발한 저유전물질은 반도체 제작시 발생하는 열적, 기계적 처리에서도 물성이 대폭 개선되는 특성을 지닌다.


이 저유전물질을 배선공정에 적용하면 기존의 알루미늄 및 이산화규소를 이용한 배선공정보다 반도체 칩의 속도가 2배정도 향상되며, 동영상 구현이 쉽고 소비전력 30% 이상 감소로 제조비용이 30% 이상 감소하는 효과가 있을 것으로 예상된다.

연구팀은 유기실리케이트에 나노기공형성수지를 도입해 유전율을 2.0 이하로 떨어뜨렸으며 나노기공의 크기가 5나노미터 이하로 박막 내에 고르게 분포돼 반도체 제조공정에 용이하게 적용될 수 있는 나노구조를 구현했다.

차 교수는 “저유전물질의 전세계 시장은 2007년에 5억달러에 해당하는 거대한 시장을 형성할 것으로 기대된다”며 “이미 LG화학이 대량생산을 준비중에 있으며 IBM과 인텔 등과 공급 협의를 벌이고 있다”고 말했다.
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