광주과기원 황현상 교수팀, 新전하저장매체 개발...기술적 우위 다져

30나노미터(nm)급 기억 소자용 전하 저장 매체 제조 공정 및 응용 가능성이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 확인됐다. 이에 따라 우리나라는 테라비트급 플래시 메모리 소자 및 재료 기술 개발 분야에서 기술적 우위를 확고히 할 수 있게 됐다. 또한 2010년 이후로 예상된 테라비트급 플래시(비휘발성) 메모리의 상용화 시기가 앞당겨질 수 있을 것으로 기대되고 있다.
 
▲실리콘 질화막 내 형성된 실리콘 양자점 확인 ⓒ2005 HelloDD.com

광주과학기술원 황현상 교수(39) 연구팀은 삼성전자 김정우 박사 연구팀과 공동으로 차세대 메모리인 테라비트급 플래시 메모리를 만드는 핵심 요소인 새로운 저장매체 개발에 성공했다고 13일 발표했다. 테라비트급 메모리는 칩 하나에 1조비트의 메모리를 저장할 수 있는 차세대 메모리 소자이다.

황 교수팀은 세계 최초로 플라즈마 잠입 이온 주입방법을 이용해 실리콘 질화막에 실리콘 양자점을 삽입함으로써 새로운 테라비트급 메모리 소자 전하 저장 매체의 재조공정을 확보했다. 황 교수팀은 이를 실리콘 질화막을 전하 저장매체로 사용하는 'SONOS' 구조의 플래시 메모리 소자에 적용시켜 쓰기·지우기 속도와 전하 보유 특성을 획기적으로 향상시켰다.

'SONOS 구조의 플래시 메모리 소자'는 기존의 생산설비를 그대로 사용할 수 있어 제작공정이 간편하고 새로운 개념의 차세대 비휘발성 메모리 소자 중 가장 실용적인 기술로 평가되고 있다.

모토롤라, AMD, 도시바, 필립스, 삼성전자 등 세계 유명 반도체 업체들은 이를 이용한 차세대 메모리 연구개발을 활발히 진행하고 있다.
▲황현상 광주과기원
교수 ⓒ2005 HelloDD.com
그러나 기존에 개발된 메모리 소자들은 테라비트급 소자 응용 기준을 만족시키지 못하고 실용화를 위한 선결 과제인 쓰기·지우기 속도와 신뢰도 확보 문제를 해결하지 못하고 있다.

이에 비해 황 교수팀이 개발한 방법은 실리콘 질화막과 실리콘 양자점의 장단점을 상호 보완한 것으로 실용화를 앞당길 수 있는 돌파구를 마련한 것으로 평가된다. 황 교수는 "이번 개발로 초고집적 플래시 메모리 소자개발에 박차를 가하는 디딤돌을 놓게 됐고, 테라비트급 플래시 메모리 소자와 재료 기술 개발 분야에서 기술적 우위를 확고하게 다지는 전기를 마련했다"고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 미국 응용물리학회지(Appiled Physis Letters) 6월 20일자에 게재됐으며, 12월 5일 미국 워싱턴에서 열린 국제전자소자회의(2005 IEEE International Electron Devices Meeting)에서 발표됐다. 또한 올 6월 국내 특허출원을 마쳤고, 해외 특허출원을 준비 중이다.

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