한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)는 전기및전자공학부 전상훈 교수 연구팀이 3D 집적 공정에서 발생하는 고온에도 열적으로 안정한 강유전체 소재를 개발했다고 12일 밝혔다.
연구팀은 이와 같은 강유전체 소재 개발이 세계 최초라고 주장했다. 더불어 하프니아 강유전체 소재의 물성적 이해를 바탕으로 개발한 해당 강유전체 소재가 3D 메모리 집적 공정에서 핵심 기술로 평가받을 것이라 기대했다.
강유전체란 외부의 전기장 없이도 스스로 분극을 가지는 재료로서 외부 전기장에 의해 분극의 방향이 바뀔 수 있는 소재를 말한다. 일반 유전체를 일컫는 상유전체는 외부의 전기장이 없으면 분극 특성을 유지하지 못한다는 점에서 강유전체와 다르다.
강유전체는 비휘발성이 있어 메모리 소자에 활용이 가능하지만 고온에서 열적으로 안정성을 가지지 못한다는 특성이 있다.
이번에 연구팀은 고온의 열처리 조건에서도 강유전체 박막 내의 상유전체의 형성을 완벽하게 억제하고 비휘발성 기능을 유지하며 우수한 내구성을 가지는 하프니아 강유전체 소재 및 공정 기술을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.
30분 동안 750℃ 이상의 열을 가한 후에도 우수한 강유전성이 발현되는 것을 확인했다.
전상훈 교수는 “이번 연구 결과는 답보상태에 있던 강유전체 소재 기반의 3D 메모리 및 회로 집적 기술 개발에 대한 돌파구가 되는 기술이 될 것으로 판단된다”며 “향후 고집적ᆞ고효율의 시스템 개발에 있어 핵심 역할을 할 것”이라고 설명했다.
한편 이번 연구는 삼성전자와 차세대 지능형 반도체 사업단의 지능형 반도체 선도기술개발지원을 받아 진행했으며, 김기욱 KAIST 전기및전자공학부 박사 과정이 제1 저자로 수행해 ‘IEEE 국제전자소자학회 2022’에서 연구 내용을 발표했다.
이성관 기자 busylife12@aitimes.com
