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금속게이트/고유전율 절연막 스택

전문가 제언: ○ high-k 및 금속소재의 구현은 1960년대 말경 폴리실리콘 게이트 MOS 트랜지스터가 개발된 이후 트랜지스터 이용기술에서 혁신적인 변화를 가져왔다 할 수 있다. 반도체 소자의 집적도와 미세화 향상을 위한 기술은 high-k라는 새로운 물질과 금속 게이트의 개발로 더욱 가속화되고 있다.

○ 최근 인텔은 high-k 절연체 및 금속게이트를 구현하여 45㎚ 공정기술로 새로운 반도체 소재를 구현하였다고 발표하였다. 게이트 스택(stack) 활용 high-k 필름을 위해 두꺼운 하프늄 기반의 소재를 이용하여 전체적인 성능을 향상시키면서 트랜지스터에 의한 누설전류를 기존의 실리콘 이산화 기술보다 10배 정도 줄일 수 있다고 발표하였다.

○ 우리나라에서도 차세대 나노 공정의 핵심기술로 각광을 받는 high-k 게이트 절연막과 금속게이트를 포함한 트랜지스터의 특허 출원이 꾸준히 증가하고 있다. 반도체 집적도를 향상시키기 위해서는 미세화가 반드시 필요하다. 게이트 절연막을 박막화하여도 누설전류가 작아야 하는데 high-k 절연막은 누설전류를 획기적으로 줄일 수 있는 기술이다.

○ high-k 게이트 절연막 및 금속게이트를 포함한 반도체 트랜지스터 관련 국내 특허 출원은 1999년 이전에는 5건이던 것이 2000년 14건, 2001년 23건, 2002년 18건, 2003년 26건, 2004년 43건, 2005년 45건으로 매년 꾸준히 증가하고 있다.

○ 특히 국내에서의 특허출원은 2004년에 들어서 반도체 메모리 소자의 high-k 절연막 및 금속 게이트를 적용한 출원이 급증하였는데, 이 기간 동안 한국이 145건(83%), 미국이 6건(3%), 일본이 22건(13%), 독일이 1건이었다.

○ 이것은 세계반도체 메모리 기술을 주도하는 우리나라의 삼성전자와 하이닉스 등이 특허출원에서도 압도적인 우위를 차지하여 대부분을 차지하고 있는 것으로 알려져 있다. 향후에도 반도체에 대한 꾸준한 국내의 연구개발을 기대한다.

저자: Yasuo NARA
자료유형: 학술정보