카이스트-포스텍, 5층 이상 유기 집적회로 구현

새로운 다층 금속 상호연결 기술 개발

제안된 금속 상호 연결 기술 모식도

[아시아경제 김철현 기자] 카이스트(KAIST, 총장 신성철)는 생명화학공학과 임성갑 교수와 포스텍(총장 김도연) 창의IT융합공학과 김재준 교수 공동 연구팀이 금속을 다중으로 상호 연결할 수 있는 새로운 기술을 개발해 이를 통해 5층 이상의 3차원 고성능 유기 집적회로를 구현했다고 11일 밝혔다.

이번 기술은 금속의 수직 상호 연결을 위해 공간을 뚫는 작업인 '비아홀 공정' 대신 절연막을 직접 쌓는 방식으로, 유기 반도체 집적회로를 형성하는 데 적용할 수 있는 신개념 공정이다. 이번 연구 결과는 국제적인 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈 온라인판에 최근 게재됐다.

공동 연구팀은 유기물 반도체의 손상 없이 안정적인 금속 전극 접속을 위해 패턴된 절연막을 직접 쌓는 방식을 택했다. 패턴된 절연막은 패턴 구조에 따라 반도체소자를 선택적으로 연결할 수 있다. 특히 연구팀은 얇고 균일한 절연막 패턴을 활용해 안정적인 트랜지스터 및 집적회로를 구현하는 데 성공했다.

공동 연구팀은 긴밀한 협력을 통해 개발한 금속 상호 연결 방법이 유기물 손상 없이 100%에 가까운 소자 수율로 유기 트랜지스터를 제작할 수 있음을 확인했다고 설명했다. 또 연구팀은 수직적으로 분포된 트랜지스터들을 상호 연결해 인버터, 낸드, 노어 등 다양한 디지털 논리 회로를 구현하는 데 성공했다. 효과적인 금속 상호 연결을 위한 레이아웃 디자인 규칙도 제안했다. 이 같은 성과는 향후 유기 반도체 기반 집적회로 구현 연구에 유용한 지침이 될 것으로 기대된다.

김재준 교수는 "패턴된 절연막을 이용하는 발상의 전환이 유기 집적회로로 가기 위한 핵심 기술의 원천이 됐다"라며 "향후 유기 반도체 뿐 아니라 다양한 반도체 집적회로 구현의 핵심적인 역할을 할 것으로 기대한다"라고 말했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr