국내 연구진이 반도체 박막 증착 공정을 바로 분석할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다.

한국생산기술연구원(생기원)은 16일 고온에너지시스템그룹 허훈 박사 연구팀이 화학 증착 소재 실시간 증착막 측정 시스템을 만들었다고 밝혔다.

반도체 박막 증착은 실리콘으로 된 원판(웨이퍼) 위에 얇은 막(박막)을 단계적으로 겹겹이 쌓는 공정이다.

박막을 최대한 얇고 균일하게 유도할수록 반도체 품질은 높아진다. 박막 형성 상태를 수시로 확인하는 것이 중요하다.

현재는 박막을 꺼낸 뒤 별도 분석기기로 검사한다.

연구팀은 증착 장비 안에서 곧바로 상황을 확인할 수 있는 용기 안(In-situ) 라만 분광(Raman spectroscopy) 장치를 만들었다.

이 장치는 '단색의 빛을 기체 또는 투명한 액체·고체에 쬐면 산란광 속에 파장이 약간 다른 빛이 생긴다'는 라만 효과를 기반으로 한다.

특수한 빛의 배열인 라만 스펙트럼을 활용하면, 장비 내부에서 바로 박막 소재 농도·결정구조·결정성 등 다양한 정보를 파악할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 유전율(Permittivity)을 유추할 수 있는 분석 기법도 내놨다.

유전율은 물체에 전기장을 가했을 때 전기를 띠는 현상이 발생하는 정도를 말한다.

고집적화와 고속화 구현에 유리한 반도체 물질을 개발하는 데 활용할 수 있다.

허훈 박사는 "시간과 비용이 많이 드는 기존 박막 분석 방식 한계를 국내 기술력으로 극복한 것"이라며 "소재·장비 국산화에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 성과는 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업 과제를 통해 3년 만에 얻은 결실이다.

기술 상용화를 위해 연구팀은 반도체 소재 기업과 논의를 진행 중이다.