[신기술 소개] AIST, 탄소나노튜브를 임플란트하는 새로운 배선 제작 기술 개발

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KIC News, Volume 17, No. 1, 2014

KIC News, Volume 17, No. 1, 2014 67

AIST, 금속형ㆍ반도체형 단층 탄소나노튜브를 효율적ㆍ고순도로 분리하는 데 성공

일본 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO), 단층CNT융합신재료개발기구(TASC), 산업기술종합연구소 (AIST)는 eDIPS법에 의해 합성된 고결정성 단층 탄소나노튜브(SWCNT)에 혼재하는 금속형, 반도체형의 CNT를 분리하는 기술을 개발, 순도와 회수율을 비약적으로 개선하는 데 성공했다.

TASC에서는 지금까지 TASC 내에서 합성한 결정성이 높은 eDIPS-SWCNT의 금속형 반도체형 SWCNT의 분리 시료를 제공해 왔는데, 이번 기술을 이용함으로써 분리 비율이나 순도를 자유자재로 제어 할 수 있게 되어 고효율적인 분리 시료 조제가 가능해졌다. 기본적인 시료 형태는 물 분산 용액이지만 필요 에 따라 유기 용제 분산 용액 등에도 대응한다. TASC는 이 기술을 이용하여 금속형과 반도체형으로 분리 된 후의 SWCNT를 필요로 하는 일본 기업들에 무상으로 샘플을 제공하여 SWCNT의 용도 개발을 촉진할 계획이다.

본 성과는 2014년 1월 29~31일에 도쿄 빅 사이트에서 개최되는 ‘Nanotech 2014’에 전시될 예정이다.

Figure. 대량 분리된 eDIPS-SWCNT용액. 대표적인 금속형(위)과 반도체형(아래).

CNT의 분자 모형(CNT는 일반적으로 각각 1 : 2의 비율로 합성된다).

출처: 2013.12.19 AIST(http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20131219/pr20131219.html) 작성: 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

AIST, 탄소나노튜브를 임플란트하는 새로운 배선 제작 기술 개발

일본 산업기술종합연구소(AIST) 나노일렉트로닉스연구부문 제휴 연구단체 그린나노일렉트로닉스센터 (GNC) 사토 모토노부(佐藤元伸) 전문위원, 사토 신타로(佐藤信太郎) 전문위원 등은 1차원 나노 카본 재료 인 탄소나노튜브(CNT)를 이용한 새로운 배선 제작 기술을 개발했다.

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http://www.ksiec.or.kr

68 공업화학 전망, 제17권 제1호, 2014

기존의 CNT배선 기술에서는 대규모 집적 회로(LSI)의 세로 배선인 플러그 또는 비아 배선을 제작하기 위해 기판에 뚫린 미세한 배선용 구멍의 바닥에 퇴적한 촉매 금속으로부터 400℃ 정도의 저온에서 CNT 다발을 합성하여 배선했다. 그러나 저온 합성이기 때문에 일반적으로 CNT의 품질이 떨어졌으며 배선의 저항도 높았다. 이번 연구에서는 다른 기판 위에 합성한 CNT를 배선용 미세 구멍(직경 100∼300 nm)에 전사·삽입(임플란트)함으로써 CNT배선을 제작하는 기술을 개발했다. CNT의 합성에는 배선용 기판과는 다른 기판을 이용하기 때문에 고온 합성이 가능하여 고품질 CNT를 이용한 배선을 제작할 수 있다. 이 기 술에 의해 저온에서 직접 합성법에 의해 제작한 CNT플러그보다 약 1자릿수 낮은 저항의 CNT플러그를 실 현할 수 있었다. 개발된 기술은 저소비 전력화를 위한 LSI의 미세 배선이나 3차원 실장을 위한 실리콘 관 통 전극(Through Silicon Via, TSV)으로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 기술의 상세 내용은 2013년 12월 9∼11일 미국 워싱턴 D.C.에서 개최된 ‘2013 IEEE International Electron Device Meeting(IEDM 2013)’에서 발표되었다.

Figure. CNT플러그의 모식도.

출처: 2013.12.12 AIST(http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20131212/pr20131212.html#c) 작성: 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

AIST, 폭 20 nm의 고성능 그래핀 미세 배선 개발

일본 산업기술종합연구소(AIST) 나노일렉트로닉스연구부문 제휴 연구단체 그린나노일렉트로닉스센터 (GNC) 콘도 다이유(近藤大雄) 전문위원, 나카노 비쇼(中野美尚) 전문 위원, 사토 신타로(佐藤信太郎) 전문 위원 등은 2차원 나노 카본 재료인 다층 그래핀을 이용한 폭 20 nm의 미세 배선을 제작, 저저항 및 고신뢰 성을 실증했다.

현재 대규모 집적 회로(LSI)에는 구리 배선이 이용되고 있는데 배선을 미세화시키면 실효 저항률이 상승 하거나 신뢰성이 저하되는 것으로 알려져 있다. 그래핀 배선은 낮은 저항률과 높은 신뢰성을 갖고 있어 구 리 배선의 대체로서 주목을 받고 있지만, 그래핀 배선 폭을 수십 나노미터까지 미세화하더라도 저항률 등 의 성질을 유지하는지에 대해서는 지금까지 밝혀지지 않았다. 연구진은 화학기상합성(CVD)법으로 형성한 다층 그래핀의 층간에 염화철을 넣는 프로세스(삽입)의 최적화에 의한 마이크로미터 폭의 그래핀 배선으로 서 4.1 Ωcm의 낮은 저항률을 달성했다. 또 배선 폭을 전자선 리소그래피에 의해 20 nm으로 세선화했다.