▲ 논문 일부 내용
세종대학교 반도체시스템공학과 남태욱 교수가 주도한 연구 논문이 미국화학회(American Chemical Society, ACS)가 발행하는 저명 학술지 Chemistry of Materials(lF 7.2)에 게재됐다.
이 논문은 "Thermal Atomic Layer Etching of Zinc Oxide from 30–300 °C Using Sequential Exposures of Hydrogen Fluoride and Trimethylgallium"이라는 제목으로, 차세대 초미세 반도체 공정의 핵심 기술인 원자층 식각(Atomic Layer Etching, ALE)의 신규 공정 개발을 담고 있다.
기존 금속 산화물에 대한 ALE 공정은 주로 고온 환경에서만 구현이 가능했으나, 이번 연구에서는 상온(30–300°C)에서도 정밀한 원자 단위 식각이 가능한 저온 공정 기술을 선보였다.
또한 ALE 공정 중 발생하는 전환(conversion) 메커니즘을 QMS(quadruple mass spectrometer)를 이용해 규명하고, 이를 바탕으로 전환반응이 없는 ‘conversion-free’ 공정을 개발하여 기존 공정의 불순물 잔여 문제를 효과적으로 극복할 수 있음을 입증했다.
이번 연구 성과는 차세대 3차원 반도체 소자 제작 과정에서 더욱 정밀하고 불순물이 없는 저온 식각 공정을 구현하는 데 핵심적인 기여를 할 것으로 기대되며, 반도체 미세 패터닝 공정의 혁신적인 전환점을 마련할 수 있을 것으로 보인다.
남 교수는 “이번 연구를 통해 상온에서도 원자두께 수준의 균일한 식각이 가능해졌다”며, “ 반도체 제조 공정의 다양한 난제를 해결하고, 산업적 파급력을 갖는 핵심 기술로 발전시킬 수 있기를 기대한다”고 소감을 밝혔다.
본 연구는 2024년도 세종대학교 신임교원지원사업과 미국 Tokyo Electron(TEL)사의 연구비 지원을 통해 수행됐다.
취재/ 이다빈 홍보기자(agfa8452@naver.com)