[에듀플러스]정재경 한양대 융합전자공학부 교수팀, '수직 집적 가능한 삼진 로직 소자 기술 '개발

(개발된 삼진 로직 구조도) 웨이퍼 스케일로 제작된 텔루륨(TeO) / 인듐갈륨주석(InGaSnO) 산화물 기반 삼진 인버터 소자.(자료=한양대)

정재경 한양대 융합전자공학부 교수팀이 기존 CMOS 반도체 공정 기술을 기반으로 하는 '수직 집적이 가능한 삼진 로직 소자 기술'을 개발했다고 28일 밝혔다.

기존 실리콘 기반 반도체는 무어의 법칙을 따라 집적도를 높이는 방식으로 성능을 향상해왔으나 배선 간 거리가 짧아지면서 기생 저항, 커패스턴스가 증가, 반도체 성능 저하 및 전력 소모량 증가의 문제점이 제기됐다.

이를 해결하기 위한 새로운 반도체 패러다임으로서 '1'과 '0' 데이터만을 다루던 기존 이진법 방식을 뛰어넘어 세 개의 데이터를 한 번에 처리할 수 있는 '삼진 로직' 기술이 관심받고 있다.

삼진 로직 구현을 위해서는 On·Off 스위칭 역할을 하는 트랜지스터의 일반적인 전도 특성이 아닌 음미분전도(NDT)와 같은 특이 전도 특성을 지닌 트랜지스터 개발이 필요하다. 하지만 기존 음미분전도 특성을 보유한 트랜지스터는 CMOS 공정과의 호환성, 대면적 집적화가 어렵다는 한계를 가지고 있다.

정 교수팀은 이를 극복하기 위해 CMOS 공정인 스퍼터링을 활용하면서 수직집적도 가능한 저온공정 호환 물질인 고성능 p채널 산화물인 텔루륨 산화물(TeOx)과 n채널 산화물 인듐갈륨주석산화물(IGTO)을 채택해 NDT 특성을 지니는 이종접합 트랜지스터로 삼진 인버터 소자 구현 방법을 제시했다.

인버터 구조를 최적화해 세 개의 명확한 논리 상태를 구현했으며 웨이퍼 스케일 제작을 통해 대면적 집적화의 가능성을 제시했다.

정 교수는 “이번 연구는 기존 다치로직의 한계로 여겨졌던 고집적화 숙제를 해결할 가능성을 제시한 연구로써 의미가 있다”면서 “새로운 반도체 패러다임의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단의 나노 및 소재기술개발사업과 혁신연구센터사업의 지원을 받아 진행됐다. 연구결과는 소재분야 세계적인 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈 (Advanced Functional Materials), IF = 18.5'에 온라인 게재됐다.

마송은 기자 running@etnews.com