[헤럴드경제 천예선 기자] 삼성전자 종합기술원과 울산과학기술원(UNIST)이 미래 반도체 핵심 신소재인 ‘비정질 질화붕소’ 개발에 성공했다. ‘비정질 질화붕소’는 차세대 반도체를 더욱 미세하게 설계할 수 있는 핵심 신소재로 활용될 것으로 기대된다.

삼성전자의 선행기술 연구조직인 종합기술원 신현진 연구팀과 울산과학기술원 신현석 교수팀은 공동연구를 통해 ‘초저유전율 절연체’인 비정질 질화붕소를 발견했다. 이번 연구결과는 세계적인 학술지 ‘네이처’에 25시(영국 현지시간) 0시 게재됐다.

연구팀은 기존 절연체 대비 유전율이 30% 이상 낮은 ‘비정질 질화붕소 소재’를 합성하는데 성공했다. 유전율은 외부 전기장에 반응하는 민감도를 의미한다. 값이 작을수록 전기가 흐르는 정도가 낮다.

‘비정질 질화붕소’는 세계 최저 유전율로 반도체 회로간 전기간섭을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다. ‘비정질 질화붕소’의 유전율은 1.78에 불과하다. 현재 사용되고 있는 다공성 유기규산염(p-SiCOH)의 유전율은 2.5 ~ 2.7 수준이다.

반도체 집적화 한계 극복에는 낮은 유전율의 소재가 필수적이다. 일반적으로 반도체의 집적도가 높아질수록 반도체 회로 간격이 좁아져 전기적 간섭이 심해지는데, 그동안 업계에서는 유전율이 낮은 소재를 회로 사이에 넣어 전기 간섭을 제어했다.

신소재를 대용량의 데이터를 동시에 처리해야하는 서버향 반도체에 적용할 경우, 데이터의 전달 속도와 용량을 대폭 향상시킬 것으로 예상된다.

또한 고강도의 ‘비정질 질화붕소’는 대량 생산도 가능하다. 기존 소재는 유전율을 낮출수록 쉽게 파손되는 특성으로 인해 대량 생산이 쉽지 않았지만, 이를 극복한 것으로 평가된다.

삼성전자 종합기술원 신현진 전문연구원(교신저자)은 “유전율 2.5 이하의 고강도 신소재를 발견해 차세대 반도체 소재 기술력을 한층 끌어올렸다”며 “이번 연구결과는 학계와 산업계의 상호 협력을 통한 시너지 창출의 모범적인 사례”라고 말했다.