우리 학교 서형탁 교수팀과 이상운 교수팀이 진행해온 산학협력 연구결과가 SCI 저널 <어드밴스드 머터리얼즈 테크놀로지> 특별판에 소개됐다. 

<어드밴스드 머터리얼즈 테크놀로지(Advanced Materials Technology)>는 10월24일자 이슈를 ‘한국 대학-기업 연구 협력’을 주제로 한 특별판(Special Issue: University?Industry Research Collaborations in South Korea)으로 펴냈다.

이 특별판에는 아주대를 비롯한 서울대, KAIST, 연세대, 성균관대, 한양대 등 주요 대학들과 삼성전자, 삼성종합기술원, SK하이닉스, 큐셀, 선익시스템 등 한국의 반도체·디스플레이·태양전지 분야 기업들과의 대표적 산학 연구결과가 소개됐다. 

그 중 아주대 서형탁 교수(첨단신소재공학과·대학원 에너지시스템학과)와 이상운 교수(물리학과·대학원 에너지시스템학과)의 연구는 D램(DRAM, Dynamic Random Access Memory)의 핵심 분석과 공정 분야에 대한 내용으로, 삼성전자 반도체연구소와의 공동 연구다. 

D램은 크게 외부 입력에 따라 쓰기 및 읽기 동작을 하는 트랜지스터와 정보를 저장하는 커패시터로 구성된다. 최근 메모리 집적화로 단위면적당 전하(정보)저장 용량을 극대화하기 위해 고유전체 개발이 진행되어왔다. 또한 3차원 구조의 커패시터를 구성하는 금속과 절연체의 두께가 수 나노미터 수준으로 감소함에 따라 물질들이 계면에서 혼합되어, 신뢰성 문제가 심각하게 대두되었다. 

서형탁 교수(첨단신소재공학과·대학원 에너지시스템학과)팀은 지난 2020년부터 삼성전자 반도체연구소 공정개발팀과 D램의 정보(전하)저장 소자인 커패시터의 결함과 계면구조에 대한 분석 및 신뢰성 메커니즘 규명 연구를 진행해왔다. 이번에 특별판에 발표된 논문(Study of Metal?Dielectric Interface for Improving Electrical Properties and Reliability of DRAM Capacitor)이 해당 연구의 성과다. 해당 성과는 이번 호의 커버 이미지로 소개됐다. 

서형탁 교수팀은  미세화된 나노 커패시터 내의 금속-고유전체에서 발생하는 결함, 계면 혼합 및 이에 따른 전자 구조 특성을 첨단 광분광학적 분석을 통해 규명하여 소자 신뢰성과 동시 해석하는 내용을 연구했다. 서형탁 교수는 국내 최초로 개발한 내부광전자방출 분석법과 분광타원편광분석 및 이의 광학모델링을 비롯한 다수의 첨단 분석기법을 성공적으로 D램 신뢰성 분석에 적용했다. 

이상운 교수(물리학과·대학원 에너지시스템학과)팀은 차세대 D램 커패시터를 개발하는 데 필수적인 고유전율 소재와 전극 소재를 원자층 증착 공정(Atomic Layer Deposition, ALD)으로 개발하는 연구를 수행했다. 해당 연구 역시 삼성전자 반도체연구소와 공동으로 진행되어, <어드밴스드 머터리얼즈 테크놀로지> 특별판에 소개됐다(Toward Advanced High-k and Electrode Thin Films for DRAM Capacitors via Atomic Layer Deposition). 아주대 대학원 에너지시스템학과 박사과정의 김세은, 성주영 학생이 이번 논문의 제1저자로 참여했다. 

이상운 교수팀의 연구는 반도체 공정에 적용할 수 있는 최첨단 ALD 공정 개발로 기존 D램 커패시터 개발의 한계를 뛰어넘을 수 있는 가능성을 보여줬다.

이번 산학과제를 공동으로 수행해 온 삼성전자 반도체연구소 공정개발실의 임한진 마스터(기술임원)는 “아주대 서형탁·이상운 교수와의 산학협력을 통해 최신 D램 커패시터 공정의 R&D 핵심 요소 기술을 확보할 수 있었으며, 좋은 레퍼런스 기술로 활용하고 있다”며 “해당 산학과제에 참여했던 아주대의 인재들이 다수 삼성전자 반도체연구소에서 연구 활동을 이어가고 있어, 산학협력 연구가 두 기관의 중요한 교두보 역할을 하고 있다”라고 말했다.

서형탁 교수팀의 산학 연구를 소개한 저널 커버이미지와 이상운 교수팀의 D램 커패시터 개요도