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물리학과 정동근 교수연구팀은 "기계적 고강도 플라즈마 저유전상수 박막 및 그 제조방법 (Plasma polymerized thin film having high hardness and low dielectric constant and manufacturing method thereof)" 특허를 미국과 국내에 등록 했으며 국내 대기업에 성공적으로 기술을 이전했다.

본 특허의 내용은 외부 회로와의 연결을 위한 반도체 배선 공정에서 배선 간 절연 물질로 이용되는 초저유전 상수 (Ultra low-k) 물질을 기존의 전구체(precursor)와는 다른 구조를 가진 전구체를 이용하여 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법으로 기계적 강도는 우수하면서 좀 더 낮은 유전상수를 갖는 박막을 개발 한 것이다.

반도체산업이 발달 하면서 소자의 고집적화와 고밀도화가 진행 되면서 반도체 소자의 다층배선구조와 50nm 이하의 배선간격이 필요하게 되면서, 배선에 의한 신호 딜레이의 일종인 RC delay가 칩의 성능을 저하하는 요소로서 크게 대두 되었으며 이는 배선간격이 감소하게 될수록 신호의 딜레이가 크게 나타난다. 즉, RC delay를 감소시키는 것이 반도체 칩 성능을 개선할 요소로서 크게 부각되었다.

반도체 공정에서 일반적으로 사용되는 배선 간에 절연물질로 SiO2가 이용되는데 유전상수는 4.0 수준이다 이를 3.0 정도로 낮추게 되면 신호의 딜레이가 25%정도 감소하는 것으로 알려져 있는데, 본 연구실에서 연구하는 SiOCH 박막은 2.0 초반 수준까지 도달해 있다. 유전상수와 기계적 강도는 trade off 관계가 있어 반도체 공정에서 요구하는 기본적인 기계적 강도를 만족하면서도 낮은 유전상수를 갖는 소재의 개발은 매우 난해한 기술이다.

이 기술은 나날이 세밀해져가는 반도체 공정에서 증가하는 신호 딜레이를 개선하여 반도체 소자의 성능향상에 이바지 할 것으로 기대된다.

이수경 기자

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