[전상훈교수, 김기욱 박사과정]
한국과학기술원(KAIST)은 전상훈교수 연구팀이 하프니아 강유전체 소재의 물성적 이해를 바탕으로 3D 집적 공정에서도 열적으로 안정한 강유전체 소재를 세계 최초로 개발했다고 12일 밝혔다. 현재, 반도체 제조 업계에서 고집적, 고효율의 3D 메모리 소자에 대한 필요성이 꾸준하게 대두되고 있다는 점을 고려할 때, 이번 연구는 강유전체 기반의 3D 메모리 집적 공정에서 핵심 기술로 평가받을 것이라 예상된다.
전상훈 교수 연구팀은 CMOS 공정을 이용하여 강유전체 기반의 메모리 소자를 집적하였고 고온의 열적 에너지(> 750℃, 30분)를 가한 후에도 우수한 강유전성이 발현되는 것을 확인하였다. 또한 열적 에너지에 따른 강유전체 소재의 도메인 스위칭 동작을 전기적 측정을 통해 직관적으로 분석할 수 있는 시스템을 개발하여 추후, 강유전체 소재의 열적 안정성 연구의 프레임 워크를 구축 및 제시하였다.
해당 연구는 학계에서 활발하게 연구되고 있는 강유전체 소재의 기능성과 반도체 제조 업계에서 필요로 했던 강유전체 소재 기반의 3D 메모리 소자 집적 공정 사이의 간극을 줄여주었다는 점에서 큰 의미를 가진다.
전상훈 교수는“이번 연구 결과는 답보상태에 있던 강유전체 소재 기반의 3D 메모리 및 회로 집적 기술 개발에 대한 Breakthrough 기술이 될 것으로 판단되며, 향후 고집적/고효율의 시스템 개발에 있어 핵심 역할을 할 것”이라고 설명했다.
김기욱 박사 과정이 제 1 저자로 수행한 이번 연구는 반도체 소자 및 회로 분야의 최고 권위 학회인‘IEEE International Electron Devices Meeting 2022 (IEDM 2022)’에 12월 5일 발표를 마쳤다. 한편 이번 연구는 삼성 전자 (Samsung Electronics)와 차세대 지능형 반도체 사업단의 지능형 반도체 선도기술개발의 지원을 받아 진행되었다.
