세계 최고속 나노트랜지스터 개발

세계 최고속 나노트랜지스터 개발

포스텍 정윤하 교수팀…기존 소자보다 10배 빠른 30㎚ mHEMT 
기존 기술 뛰어넘어 반도체소자 우위 다질 듯 

세계에서 가장 빠른 동작속도를 가진 30나노급 갈륨비소계 나노트랜지스터가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

전 세계적으로 차세대 초고속 반도체 소자를 개발하기 위한 치열한 경쟁이 벌어지는 상황에서 나온 것으로 한국이 반도체 소자 분야에서 우위를 점할 수 있는 계기를 만든 것으로 평가된다.

포스텍(포항공대)은 전기전자공학과 정윤하(포항나노기술집적센터장ㆍ사진) 교수 연구팀이 기존의 실리콘 소자보다 10배 이상 빠른 35나노미터(nm)급 갈륨비소계 나노트랜지스터(metamorphic HEMT:mHEMT) 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.

이번에 개발된 35nm 나노트랜지스터는 저항을 줄일 수 있는 지그재그 형태의 게이트 구조를 갖고 있어 나노트랜지스터의 동작속도를 결정하는 최대발진주파수(fmax)가 520㎓를 넘는다. 이는 성능이 우수하다고 알려진 인듐인(InP) 기반의 트랜지스터와 거의 유사한 것으로, 갈륨비소를 기반으로 한 트랜지스터 가운데 가장 빠른 속도다.

정 교수팀은 미세한 게이트 제작의 어려움을 지그재그 T-게이트 라는 새로운 방법을 창안해 해결함으로써 소자의 성능 향상과 재현성을 높였다. 

현재 세계 각 국은 나노 반도체 소자를 제작하기 위해 게이트 길이를 최소화하는 것과 동시에 나노소자의 성능 향상이라는 두가지 목표를 달성해야 하는 기술적 난제를 안고 있는데 정 교수팀이 이를 해결한 것이다.

현재까지 보고된 게이트 크기는 영국 글래스고(Glasgow)대학 나노연구센터에서 개발한 50나노급 게이트 제작기술이 가장 최소 크기이며, 미국 MIT 등 대부분의 연구기관은 100나노급 수준의 소자 제작 기술을 이용해 회로를 제작하고 있다.

이와 함께 정 교수팀의 35nm 나노트랜지스터는 전류이득 차단주파수와 최대 발진 주파수가 모두 우수해 기존 기술보다 한 단계 더 진보한 기술로 평가받고 있다.

특히 이 트랜지스터는 기존의 50나노급 트랜지스터보다 성능이 우수한 것은 물론 가격이 기존 제품 대비 절반 이하로 저렴하고 제조공정이 용이해 대량생산에 유리하다는 것이 큰 장점으로 꼽힌다.

이 분야의 세계적인 권위자인 미국 렌슬러 폴리테크닉공대(RPI) 박윤수 교수는 정 교수팀이 개발한 나노소자는 초고주파 소자 및 회로 개발에 획기적인 역할을 할 것으로 기대된다고 평가했다고 포스텍은 전했다.

정 교수팀의 이번 개발 결과는 세계적으로 저명한 학술지인 미국전자전기공학회(IEEE) 일렉트론 디바이스 레터(EDL) 8월호에 게재됐으며 현재 국내외 특허 출원을 신청한 상태이다.