‘상변화재료 박막과 나노와이어 제조법’ 개발

윤순길 충남대 교수, 유기금속화학증착법으로 대량생산기반 마련…고집적 메모리제조 문제도 해결

[아시아경제 최장준 기자] 한국연구재단은 3일 윤순길 충남대 교수팀이 화학기상증착법(CVD)으로 상변화재료의 박막제조 및 나노와이어를 조절, 고집적 상변화메모리 소자를 응용할 수 있는 공정방법을 개발했다고 밝혔다.

상변화재료연구는 대부분 Ge-Sb-Te(GST·게르마늄-안티몬-텔루트)를 써왔고 고집적 소자를 만들기 위해 CVD공정기술을 얻는 데 집중됐다.

지금까지 세계 어느 연구기관도 100㎚급 소자 반영 공정기술을 얻지 못했다.

하지만 윤 교수팀은 대량으로 만들어낼 수 있는 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)으로 IST(인듐-안티몬-텔루트)재료를 저온(250도)에서 공정압력조절을 통해 박막증착과 나노와이어를 만드는 데 성공했다.

일반 나노와이어들이 높은 온도(500도 이상)에서 촉매반응으로 생기는 반면 윤 교수팀은 금(Au) 등 귀금속 나노도트(Nano dot)들의 촉매반응 없이 저온(250도)에서 공정압력변화를 통해 상변화재료인 IST 나노와이어를 만든 것.

IST 나노와아이어를 상변화메모리 소자에 반영한 결과 1.6볼트에서 문턱전압(Threshold Voltage)을 나타냈고 각 비정질(Amorphous)과 결정질(Crystalline)에서 100배 차이를 보였다. 또 멀티 레벨의 메모리 운영 가능성도 얻었다.

특히 윤 교수팀은 MOCVD 공정기술법을 써 100㎚급 트렌치구조에 95% 이상의 단차피복(Step Coverage)을 보이는 공정기술도 개발했다. 재료의 구성을 간단하게 조절할 수 있는 방법과 증착속도를 높이는 기술도 알아냈다.

윤 교수는 “IST 재료의 특성을 조사한 결과 낮은 온도에서도 메모리 셀 안에 IST가 고르게 증착돼 고집적 메모리셀을 만드는데 어려움이 있던 GST 재료개발의 문제점이 풀렸다”고 밝혔다.

그는 이어 “멀티레벨의 메모리운영 가능성도 확인돼 차세대 비휘발성 멀티 레벨메모리 개발도 할 수 있게 됐다”고 말했다.

한편 '상변화 메모리'는 특정물질의 비정질상과 결정상의 전기전도도(비저항) 차이를 써 이진법(binary)정보를 저장하고 읽는 기억소자다.

어떤 물질이 무정형의 비정질 (amorphous) 상태에 있을 땐 물질이 갖는 비저항이 매우 높고 원자가 규칙적으로 정렬해 있는 결정질 (crystalline) 상태에 있을 땐 비저항이 낮으므로 저항이 다른 두 상태를 이용, 정보를 저장하고 감지해 정보를 읽어낸다.

최장준 기자 thispro@asiae.co.kr