서광석 서울대 교수(사진)가 세계에서 가장 크기가 작으면서 속도는 더 뛰어난 나노트랜지스터 개발에 성공했다. 일본 후지쯔가 주도해온 나노트랜지스터 시장에서 우위를 확보할 수 있는 계기가 될 것으로 기대된다.

과학기술부는 11일 ‘테라급나노소자개발사업단’(단장 이조원)의 지원을 받아 서광석 서울대 교수팀이 세계에서 가장 빠른 15nm, 610GHz급 갈륨비소계 나노트랜지스터(metamorphic HEMT:mHEMT) 개발에 성공하였다고 밝혔다.

이 기술은 일본 후지쯔가 보유하고 있던 종전의 25nm 및 562GHz 세계 최고기록을 뛰어넘는 것으로, 나노트랜지스터 분야에서 기술적 우위를 확보할 수 있는 계기가 될 것으로 기대를 모으고 있다.

화합물 반도체는 실리콘 반도체보다 스위칭 속도가 10배 이상 빠르고 소비전력은 10분의1 이하로 이동·위성통신, 자동차 충돌방지장치, 모바일 센서 등의 마이크로파/밀리미터파 시스템과 초고속 광통신 시스템에 핵심 부품으로 사용되고 있다. 이에 따라 미국 인텔과 IBM 등이 2015년께 실리콘 CMOS 이후의 차세대 반도체 전자소자로 적용하기 위해 연구를 하고 있다.

그러나 화합물 반도체 소자인 HEMT는 전자선 감광막의 두께를 두껍게 해야 하기 때문에 고성능의 전자선 묘화 장비로도 미세한 게이트 전극을 구현하기가 어렵고, 기존의 진공 증착 방식으로 전극을 형성할 경우 게이트 전극이 끊어지는 등 제작과정이 매우 까다롭다는 문제점을 가지고 있었다.

서 교수팀은 ‘경사식각공정(Sloped Etching Process)’이라는 새로운 공정기술을 창안해 초미세 게이트 전극을 안정적으로 구현했고, 전극이 쉽게 끊어지는 문제를 동시에 해결했다.

과학기술부는 “이번에 개발된 15nm급 HEMT 소자는 기존의 인듐인(InP) 기반의 소자보다 가격이 절반 이하로 저렴할 뿐 아니라 제조 공정 또한 용이하다”며 “2008년도에만 60억달러로 예상되는 전체 나노 화합물 반도체 시장을 이끌어 갈 핵심기술로 자리매김할 수 있을 것”이라고 기대했다.

서 교수팀은 그 동안 나노 화합물 반도체 제작기술을 개발해 세계 최고 권위의 반도체 학회인 국제전자소자회의(IEDM)에서 2003년, 2004년, 2005년 3회 연속 발표한 바 있다. 이번 성과도 오는 11일 미국 워싱턴에서 열리는 2007 IEDM에서 발표할 예정이며, 관련 국내특허가 7건 출원되고, 3건이 등록됐다.