김정환 국립한밭대 교수 연구팀 논문, 국제 저명 학술지 게재

김수연 석사연구원. 사진=국립한밭대 제공

전기적 특성 저하 문제를 개선, 다양한 기판에 적용 가능한 저온 박막 공정 기술이 개발됐다.

국립한밭대는 신소재공학과 김정환 교수 연구팀과 한양대 박태주 교수 연구팀의 공동 연구 성과가 재료과학, 코팅&막 분야 국제 1위 학술지인 'Applied Surface Science'에 게재됐다고 1일 밝혔다.

신소재공학과 김수연 석사연구원이 제1저자로 발표한 해당 논문은 'Reduced leakage current in atomic-layer-deposited HfO2 thin films deposited at low temperature by in-situ defect passivation'으로, 반도체 소자 성능 향상에 기여할 수 있는 저온 박막 공정 기술 연구에 관한 내용이다.

김정환 교수. 사진=국립한밭대 제공

최근 반도체 미세화 가속화로 전기적 신뢰성에 영향을 주는 누설 전류 문제가 대두되면서 이러한 문제 해결을 위해 공정 후 고온 열처리와 같이 소자 내 존재하는 결함을 제거하는 공정이 필수적으로 이뤄져 왔다.

하지만 이러한 방법은 고가의 후처리 장비가 필요하며, 추가적인 비용과 시간이 소요된다는 단점이 있고, 플렉서블 디스플레이와 같이 유연 소재를 기반으로 하는 제품에는 높은 온도의 후처리 공정이 소자의 변형과 특성 열화 같은 문제를 초래해왔다.

연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 현재 산업에서 쓰이는 다양한 반도체 소재의 증착법 중 고품질의 박막을 상대적으로 낮은 온도에서 제작 가능한 원자층 증착법을 이용해 유연 소재에도 적용 가능한 공정 기술을 연구했다.

이번 연구에서 발표한 'in-situ defect passivation' 방법은 낮은 공정 온도에서도 추가적인 화학 물질이나 후열처리 공정 없이 누설전류 밀도를 1/7로 감소시켜 전기적 특성의 저하 문제를 개선했다.