삼성전자가 '꿈의 반도체'를 한단계 업그레이드 할 수 있는 실마리를 찾았다.

6일 삼성전자 뉴스룸에 따르면 삼성전자 종합기술원은 최근 울산과학기술원(UNIST)과 공동으로 신소재 '비정질 질화붕소'를 발견했다.

이 소재는 2차원 소재로, 반도체 기술 난제인 '집적도 향상'의 새로운 열쇠로 평가된다. 집적도가 높아지면 회로간 간섭 등 기술 문제가 발생하는데, 전기적 간섭을 차단하는 역할을 해 더 미세한 반도체를 만들 수 있는 것.

앞서 반도체 업계에서는 16년전 영국 맨체스터 대학교 연구팀이 발견한 그래핀을 '꿈의 신소재'로 불러왔다. 그래핀은 원자 수준에서도 도체나 부도체, 반도체의 특성을 가지면서도 A4 용지 10만분의 1 두께로 얇고 잘 휘어지면서도 단단한 성질을 갖고 있다. 촘촘한 육각구조 형태로 저항을 줄이는 장벽 역할도 할 수 있다.

비정질 질화붕소는 그래핀의 파생 소재로, 질소와 붕소 원자로 이뤄졌지만 정형화되지 않은 분자구조를 갖는다는 점에서 차이를 보인다. 전기장 간섭을 의미하는 유전율을 세계 최저 수준 1.78로 낮추고, 반도체 기판 위에서 400℃ 저온 환경에서도 큰 면적으로 성장할 수 있음을 입증했다.

삼성종기원은 비정질 질화붕소를 메모리반도체뿐 아니라 시스템 반도체, 특히 고성능 반도체에 활용할 수 있을 것으로 기대했다.

그래핀 개발 프로젝트 리더인 삼성전자 종합기술원 신현진 전문연구원은 "그래핀을 반도체 공정에 적용하기 위해서는 저온(400℃) 환경에서 대면적으로 웨이퍼 위에 바로 성장시킬 수 있는 기술 개발이 필요하다"며 "종합기술원은 그래핀 양산 적용을 위한 연구개발뿐 아니라 응용 분야 확장에도 힘을 쏟고 있다"고 설명했다.

앞서 삼성종기원은 그동안 그래핀을 대면적으로 만들어 반도체 공정에 적용하기 위한 원천 기술을 연구개발해 왔다. 2012년에는 그래핀을 활용한 새로운 트랜지스터 구조를 개발했고, 2014년에는 세계 최초로 웨이퍼 위에 순수한 그래핀 층 형성 및 대량생산 원천 기술을 개발했다. 2017년에는 그래핀 구조를 랜덤한 형태로 연결하고 대면적 합성에 성공했다. 삼성전자 종합기술원은 앞으로도 국내외 대학과의 기술협력 등 차세대 소재 개발을 위한 노력을 계속 이어나갈 계획이다.

삼성전자 종합기술원에서 2D 소재 연구개발을 이끌고 있는 박성준 상무는 "최근 2D 소재와 여기서 파생된 신소재 개발이 가속화되고 있지만 공정에 바로 적용하기 위해서는 학계와 기업의 추가적인 연구와 개발이 필요하다"며 "신소재 연구개발뿐만 아니라, 공정 적용성을 높여 반도체 패러다임 전환을 주도할 수 있도록 지속 노력하겠다"고 말했다.