대면적 3D 반도체 집적화를 위한 저온 공정형 칼코게나이드 기반 고이동도 반도체 소재 개발

나노 및 소재기술개발사업은 국가전략기술의 핵심인 첨단 소재 개발을 촉진하고 미래 산업 경쟁력을 강화하기 위해 추진되는 범부처 연구개발 사업입니다. 2025년에는 신규과제 평가를 통해 전략적 가치가 높은 연구 주제를 선정하고 그 결과를 투명하게 공개하는 것이 특징입니다. 본 사업은 대학, 기업, 연구기관 등 다양한 주체가 참여할 수 있으며, 반도체·전자, 에너지, 나노소재 등 다수의 분야를 포괄합니다. 이를 통해 산업 전반의 첨단화와 기술 자립도를 높이는 것을 목표로 합니다.

이 과제의 목표는 대면적 3D 반도체 구조 구현을 위해 낮은 온도에서도 안정적으로 제조할 수 있는 칼코게나이드 기반 고이동도 반도체 소재를 확보하는 것입니다. 이를 위해 소재 합성 기술, 결정성 제어 기술, 박막 형성 공정 등 핵심 기술을 단계적으로 개발합니다. 또한 기존 실리콘 기반 공정과의 호환성을 높여 산업 적용 가능성을 검증하는 것도 주요 지향점입니다. 최종적으로는 차세대 반도체 집적도 향상과 저전력·고성능 소자 개발에 기여할 수 있는 원천소재 기술을 확립하는 것을 목표로 합니다.

본 과제는 차세대 반도체 제조 기술의 핵심으로 평가되는 저온 공정형 칼코게나이드 반도체 소재를 개발하기 위한 체계적 연구로 구성됩니다. 주요 연구 내용은 다음과 같습니다. 1) 소재 합성 및 구조 설계 - 저온에서 고결정성을 확보할 수 있는 칼코게나이드 조성 최적화 - 3D 집적 구조에 적합한 전기적·물리적 특성 분석 - 고이동도 확보를 위한 결정 배향 및 결함 제어 기술 개발 2) 박막 공정 기술 개발 - 대면적 기판에서 균일한 박막 형성을 위한 저온 공정 조건 도출 - 기존 반도체 제조 공정과 호환성 검증 - 공정 안정성 및 신뢰성 평가 3) 소자 제작 및 평가 - 개발된 소재를 활용한 트랜지스터 등 시제품 소자 제작 - 전기적 특성, 내구성, 열 안정성 등 성능 지표 측정 - 3D 반도체 적용 적합성 평가 4) 산업 적용성 및 확장성 검토 - 생산 공정에서의 비용·효율성 분석 - 차세대 반도체 플랫폼과의 연계 가능성 탐색 - 양산화 기술로의 확장 로드맵 마련 이 과제는 기술적 난이도가 높은 소재 개발을 목표로 하나, 성공 시 반도체 제조 공정의 효율성을 대폭 높이고 차세대 고성능·저전력 소자 개발 기반을 마련하는 데 기여할 것으로 기대됩니다.