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전자공학용 탄소 나노튜브의 성장

전문가 제언: ○ 1991년 발견된 탄소나노튜브(CNT)는 특수한 나노구조로 다른 물질에서 찾아볼 수 없는 우수한 전자 및 기계적 특성, 열전도성 그리고 광학적 특성 등을 가져, 많은 응용분야에서 대단한 관심이 촉발되었다.

○ 특히 CNT는 탄소-탄소의 공유결합 구조와 이로 인한 전류 이동의 특성상 고유저항이 없어져, 전류 밀도는 동선의 1,000배 정도에 달한다. 이 엄청난 특성은 반도체 산업에서 회의론이 일고 있는 무어의 법칙에 권위를 세워주기 위한 돌파구 기술로 관심을 끌고 있다.

○ 반도체 칩 내 FET 사이의 상호연결선(interconnect)에는 금속성이 필요하여 MWNT(다중벽-탄소나노튜브)가 사용되나, FET(Field Effect Transistor) 의 드레인과 소스 사이의 통로(channel)에는 반도체성의 SWNT(단일벽-탄소나노튜브)만이 필요하여 과제가 되고 있다.

○ PECVD법에서 전계를 수직 방향으로 인가하여 수율 좋게 비아용 MWNT의 수직성장을 가능케 한 연구결과는 큰 업적이다. MWNT의 수평적 상호연결선 응용을 위해 수평 방향 전계에 의해 센티미터 길이의 성장을 성공시킨 많은 연구보고는 대단한 발전이다. 그러나 수평방향 성장 시 수율부족은 반드시 해결해야 될 필수과제이다.

○ FET에 필요한 반도체성 SWNT를 얻기 위해 금속성 SWNT를 대량으로 걸러내는 기술을 한국의 성균관대 이영희 교수와 삼성종합기술원이 공동 개발하여 세계에 공헌한 것은 한국 기술의 쾌거이다. 물론 다른 부품 조립과 함께 동시에 제자리 합성이 가장 바람직하나, 꿈같아 보이는 이 기술 해결에는 전 세계적으로 많은 세월이 필요할 것이다.

○ 2001년 반도체 기술로드맵(ITRS) 상 2013년까지의 배선전류밀도는 아직까지는 탄소나노튜브의 경우에만 구현이 가능하고 MPU-ASIC의 32nm의 최소선폭 전망도 탄소나노튜브로만 가능하다. 많은 기술상의 어려움이 남아 있으나 과거 10년간의 눈부신 기술발전을 생각하면 로드맵 상의 목표는 달성이 가능하리라고 생각된다.

저자: John Robertson
자료유형: 학술정보