- 반도체 신소재 ‘비정질 질화붕소’ 발견…꿈의 반도체에 성큼

[디지털데일리 김도현기자] 국내 연구진이 반도체 신소재를 발견했다. ‘꿈의 반도체’ 개발에 가까워졌다는 평가다.

6일 삼성전자(대표 김기남 김현석 고동진)는 삼성전자 종합기술원과 울산과학기술원(UNIST)가 공동으로 신소재 ‘비정질 질화붕소(a-BM)’ 발견에 성공했다고 밝혔다.

그동안 실리콘 반도체 기술의 난제는 ‘집적도 향상’이었다. 집적도를 높일수록 더 많은 정보를 빠르게 처리할 수 있지만, 회로 간 전기적 간섭 등 기술적 문제가 증가한다. 2차원(2D) 소재는 이같은 고민을 해결할 수 있는 카드로 꼽힌다.

2D 소재는 원자 수준에서도 도체·부도체·반도체의 강력한 특성을 가진다. A4용지(약 0.1mm) 10만분의 1의 두께로 매우 얇아, 잘 휘어지면서도 단단하다.

대표적인 사례가 ‘그래핀’이다. 삼성전자 종합기술원은 수년간 그래핀을 대면적으로 만들어, 반도체 공정에 적용하기 위한 원천기술을 개발해왔다. 이를 기반으로 반도체 회로에 그래핀을 적용하는 데 집중하고 있다. 그래핀의 촘촘한 육각구조 형태가 가장 얇으면서도 단단한 장벽 역할을 하는 덕분이다.

삼성전자 종합기술원 신현진 전문연구원은 “그래핀을 반도체 공정에 적용하기 위해서는 저온 환경에서 대면적으로 웨이퍼 위에 바로 성장시킬 수 있는 기술이 필요하다”며 “종합기술원은 그래핀 양산 적용을 위한 연구는 물론 응용 분야 확장에도 힘을 쏟고 있다”고 설명했다.
UNIST와의 공동연구로 a-BN을 발견하면서, 성과를 냈다. a-BN는 화이트 그래핀의 파생 소재로 질소와 붕소 원자로 이뤄진다. 다만 정형화되지 않은 분자구조를 가져 화이트 그래핀과 구분된다. 반도체를 소형화하기 위한 핵심 요소 중 하나인 유전체로 활용, 전기적 간섭을 차단하는 역할도 할 수 있다. 관련 이슈를 해결할 수 있다는 의미다.

a-BN는 메모리 반도체를 비롯해 시스템반도체 전반에 걸쳐 적용 가능하다. 특히 고성능이 요구되는 서버용 메모리 반도체에 활용이 기대된다.

삼성전자 종합기술원 박성준 상무는 “최근 2D 소재 및 파생된 신소재 개발이 가속화되고 있지만, 공정 적용까지는 시간이 필요하다”면서 “공정 적용성을 높여 반도체 패러다임 전환을 주도할 수 있도록 지속 노력할 것”이라고 강조했다.

<김도현 기자>dobest@ddaily.co.kr