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인천대학교(총장 이인재) 신소재공학과 이한보람 교수 연구팀(사진)이 수행한 연구 결과가 세계적 권위의 나노기술 분야 국제 학술지인 ACS Nano(피인용지수 16.1)에 게재되어 주목받고 있다.

이한보람 교수 연구팀은 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단(NRF)과 산업통상자원부가 지원하는 민관 공동투자 반도체 R&D 프로그램(K-CHIPS)의 연구비를 받아 지난 4년간 차세대 반도체 공정 연구를 진행해 왔다. 연구팀은 2nm(나노미터) 두께의 극초박막 영역에서도 높은 결정성을 유지하면서 우수한 전기적 특성을 나타내는 다성분 산화물(Y-doped ZrO2, YZO) 박막을 증착하였다.

 최근 전자 기술의 급속한 발전에 따라 반도체 소자의 크기는 지속적으로 감소하고 있으며, 이는 소자 성능 향상과 집적도 증가를 위한 핵심 방향으로 자리 잡고 있다. 그러나 소자 미세화와 함께 절연 박막의 두께 역시 감소하면서, 박막의 결정성 저하, 유전상수 감소, 누설전류 밀도 증가와 같은 기술적 한계가 나타나고 있다. 특히 수 나노미터 수준의 극초박막에서는 원자층 수준의 조성 제어와 초기 성장 거동이 박막의 구조적·전기적 특성을 크게 좌우하므로, 균일한 조성과 높은 결정성을 동시에 확보하는 공정 기술이 중요하다.

이번 연구를 통해 개발된 Y-doped ZrO2 박막 증착 기술은 극초박막에서도 향상된 결정성을 구현하고, 높은 유전상수와 낮은 누설전류 밀도를 동시에 확보했다는 점에서 차세대 고집적 반도체 소자에 적용 가능한 핵심 기반 기술로 평가된다. 특히 박막의 조성과 초기 성장 거동을 정밀하게 제어함으로써 기존 초박막 절연막의 성능 저하 문제를 극복할 수 있는 가능성을 제시했으며, 향후 국내 반도체 산업의 소재·공정 기술 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다.

인천대학교 이한보람 교수 연구팀은 반도체 제조의 핵심 기술인 원자층 증착(ALD), 원자층 조절(ALM), 선택적 증착 기술 분야에서 국제적으로 활발한 연구를 수행하고 있으며, 2017년 인천광역시 과학기술대상을 수상한 바 있다.

아울러, 이한보람 교수는 저명 학술지 Chemistry of Materials의 Executive Editor(책임 편집자)로 활동중이며, 국제 ALD 학회의 Steering Committee 위원으로 참여하는 등 원자층 공정 분야에서 학문적 리더십을 인정받고 있다. 또한 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 주요 반도체 기업은 물론, 머크(Merck), 램리서치(Lam Research) 등 글로벌 반도체 기업들과의 협력을 통해 차세대 반도체 소재 및 원자층 공정 분야에서 연구 역량을 확장해 나가고 있다.