반도체 제조 공정에서는 물질 증착, 패터닝, 식각 등의 복잡한 과정이 필요했다. 하지만 최근에는 선택적으로 물질을 바로 증착하는 기술이 주목을 받는다.

특히 현재의 실리콘을 대체할 차세대 이차원 반도체에서 이러한 선택적 증착 기술의 중요성이 더욱 부각되고 있다.

KAIST 신소재공학과 강기범 교수 연구팀과 고려대학교 김용주 교수 연구팀이 차세대 이차원 반도체의 핵심 기술을 개발했다고 밝혔다. 

연구팀은 이차원 반도체의 수평 성장 성질을 활용해 산화물, 금속 등의 미세 패턴을 쉽고 간편하게 형성하는 선택 증착 기술을 공동으로 개발했다. 

이차원 전이금속 '칼코겐' 물질의 독특한 결정학적 특징을 활용해 이 기술을 효과적으로 발전시켰다.

이 선택 증착 기술은 선형 패턴에 다양한 물질을 성장시킬 때 한 영역 위에서만 선택적으로 증착되는 현상을 최초로 발견했다. 

이를 통해 타깃 물질의 패턴 크기를 축소하고 이차원 반도체의 소자 제작 공정의 효율성을 높일 수 있다.

또한 이 기술은 다양한 물질에 적용될 수 있으며, 이차원 반도체에 효과적으로 게이트 절연체와 전극의 형성을 도울 것으로 기대된다.

이는 향후 이차원 반도체가 실리콘을 대체할 때 핵심적인 요소기술로 작용할 것으로 예상되며, 국내 반도체 시장에서 중요한 역할을 할 것으로 예측된다.

1 저자 KAIST 박정원 연구원은 "이 기술은 다양한 물질을 10나노미터 이하의 미세 패턴으로 형성할 수 있는 차세대 기술"이라며 "이차원 반도체에서 게이트 산화물과 전극을 형성하는 데에 적용된다면 그 효과는 더욱 커질 것"이라고 밝혔다. 

이번 연구는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표됐다. /대전=이한영기자