고전자이동도 인듐갈륨비소 기반의 다중가교채널 트랜지스터 개발

세계 3대 반도체 학술대회인 ‘VLSI 심포지엄’에서 공개

경북대 전자공학부 김대현 교수팀이 차세대 반도체 물질인 고전자이동도 인듐갈륨비소 기반의 다중가교채널 트랜지스터(Multi-Bridge Channel Field-Effect-Transistor, MBCFET) 전자소자를 세계 최초로 개발했다. 기존 실리콘 기반이 아닌 신소재인 인듐갈륨비소 기반의 반도체 소자 개발로, 국내 실리콘 기반 반도체 대기업인 삼성과 SK하이닉스 시스템 반도체의 미래 기술에 새로운 선택지를 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 

연구 결과는 6월 16일(미국현지시간) 미국 하와이주 호놀룰루에서 열린 ‘VLSI 심포지엄(SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY & CIRCUITS)’에서 공개됐다. VLSI 학회는 세계 3대 반도체 학회 중 하나로, 매년 미국과 일본에서 번갈아가며 심포지엄을 개최한다. 

다중가교채널 트랜지스터는 핀펫(Fin Field-Effect-Transistor, FinFET)의 뒤를 이을 차세대 트랜지스터 소자 구조로 각광받고 있다. 여러 층의 채널이 수직방향으로 적층된 3차원 형태의 소자로, 트랜지스터의 성능과 효율을 향상시킬 수 있다. 하지만 복잡한 구조를 구현하기 위한 기술적 난이도가 높아 다중가교채널 트랜지스터 관련 연구는 대부분 삼성전자, TSMC, IBM, 인텔과 같은 글로벌 대기업들에 의해 주도되어 왔다. 

김대현 교수팀은 반도체 제조 중견기업인 ㈜큐에스아이, 한국나노기술원 연구진과의 공동 연구로 반도체 에피, 공정 및 집적화 등의 모든 과정을 순수 국내 기술로 인듐갈륨비소 기반의 다중가교채널 트랜지스터를 세계 최초 개발했다. 연구팀은 실제 제품에 적용할 경우 기존 실리콘 소자 대비 최소 5배 빠른 속도를 가질 것으로 예상된다고 설명했다. 

연구책임자인 김대현 교수는 “현재 실리콘 기반 반도체 소자 집적 공정은 지속적으로 미세화되고는 있지만, 이후 폭발적인 증가가 예상되는 데이터 처리 수요를 충족하기 위해서는 공정의 미세화와 더불어 소자의 3차원 집적화 및 고성능 고효율의 화합물 반도체 신소재 도입 등의 혁신적인 해결책이 필수적이다.”라며, “이번 연구는 새로운 구조와 신소재를 도입한 다중가교채널 트랜지스터 소자가 실제로 충분히 경쟁력 있는 성능을 가지고 있음을 입증했으며, 관련된 화합물 반도체 일괄 공정을 100% 국내 순수 기술로 달성했다는 점에서 큰 의미가 있다. 연구에서 얻은 재성장 기반의 집적화 공정 기술은 현재 ㈜큐에스아이와 공동개발 중인 차세대 통신용 반도체소자 개발에서 새로운 혁신을 가져올 것으로 기대된다.”라고 설명했다. 

한편 이번 연구는 삼성미래기술육성재단과 삼성전자에서 지원하는 ‘삼성미래기술육성사업’의 지원을 받아 진행됐다. 

논문제목: Lg = 130 nm GAA MBCFETs with three-level stacked In0.53Ga0.47As nanosheets 

*핵심어 

다중가교채널 트랜지스터(Multi-Bridge Channel Field Effect Transistor, MBCFET): 얇은 종이 형태의 나노시트가 여러 층 적층된 형태로 채널을 구성한 트랜지스터 구조. 채널이 게이트에 닿는 실절적인 면적을 늘려서 그만큼 On 상태에서의 전류량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, Off 상태일때에는 소스-드레인 사이를 연결하는 채널의 모든 영역이 완전 공핍 상태가 되어 단채널 효과(Short Channel Effect) 또한 최소화 할 수 있는 구조이다.

http://www.kbsm.net/news/view.php?idx=353654 

https://m.yeongnam.com/view.php?key=20220620010002405 http://news.bbsi.co.kr/news/articleView.html?idxno=3072043 

https://newsis.com/view/?id=NISX20220620_0001913177&cID=10810&pID=10800 http://www.idaegu.com/newsView/idg202206210073 

https://www.breaknews.com/903079