반도체 집적도 높이는 얇은 나노 전선 개발된다

류훈 KISTI 연구원, 슈퍼컴퓨터 활용해 이론 배경 제시

[아시아경제 정종오 기자] 반도체 집적도를 보다 높일 수 있는 초박형 실리콘 나노 전선 개발의 길이 열렸다. 집적도로 높이기 위해서는 전선의 굵기를 얇게 하는 것이 필요한데 이를 이론적으로 입증한 것이다.

류훈 한국과학기술정보연구원(원장 한선화·이하 KISTI) 슈퍼컴퓨팅본부 슈퍼컴퓨팅응용실 선임연구원이 슈퍼컴퓨터를 활용한 계산을 통해 불순물 반도체 기반의 초박형 전선 공정을 위한 이론적 배경을 세계 최초로 제시했다. 류 박사는 불순물인 '인(Phosphorus, 燐)' 원자의 분포 경향과 실리콘 나노선 크기 사이에 상관관계를 이론적으로 규명했다.

▲류훈 박사

제한된 면적에 반도체의 집적도를 높이기 위해서는 소자와 소자를 연결하는 전선의 굵기를 얇게 할수록 유리하다. 최근 많은 실험에 의해 반도체의 실리콘 나노 선에 다수의 불순물을 섞어 전기 전도도가 높은 초박형 전선으로 만들려는 시도가 진행되고 있다. 전선의 전도도에 중요한 영향을 미치는 불순물 원자분포 경향에 대한 이론적 배경이 제시되지 않은 상황이었다.

류 박사는 고농도로 인이 포함된 실리콘 나노 선을 원자 수준으로 묘사해 슈뢰딩거 방정식을 구성한 후 KISTI의 슈퍼컴퓨터로 계산해 전자구조를 밝혀냈다. 이번 연구를 통해 안정적 전기 전도도를 지니는 불순물 반도체 전선 개발을 위해 공정과정에서 겪게 되는 시행착오를 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 인텔 초병렬 컴퓨팅 지원사업(IPCC, Intel Parallel Programing Center)의 일환으로 수행 중인 '파이 코프로세서(Phi coprocessor) 기반의 고성능 슈뢰딩거 방정식 병렬계산 소프트웨어(SW) 개발 및 이의 반도체 소자 설계 활용연구'로 진행됐다. 이번 연구는 홍기하 한밭대학교 신소재공학부 교수와 공동으로 수행됐고 인텔 초병렬 컴퓨팅 지원사업 및 한국연구재단 신진연구자 지원사업의 일환으로 이뤄졌다.

연구결과는 지난 3일(우리나라 시간) 나노과학 분야에서 영향력을 지닌 나노 레터스(Nano Letters) 온라인판(논문명:인이 고농도로 포함된 실제적 크기의 실리콘 나노선 내에서 발생하는 불순물 원자분포에 대한 원자수준 연구-Atomistic Study on Dopant-Distributions in Realistically Sized, Highly P-Doped Si Nanowires)에 실렸다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr