이한보람 교수

반도체 초미세화가 진행되면서 기존 구리 배선 소재의 저항 증가와 신뢰성 저하 문제가 심화되어, 루테늄(Ru) 등 신배선 소재와 리소그래피 공정 없이 원하는 영역에만 박막을 형성하는 선택적 증착 기술이 요구되고 있습니다. 이를 해결하기 위해 원자 수소(Atomic Hydrogen)를 활용하여 100°C의 저온에서도 산화막 없이 고순도 루테늄 박막을 증착하는 공정을 개발했으며, 표면 차단층(Inhibitor)을 이용해 특정 영역에만 박막이 성장하도록 유도하는 영역 선택적 증착(ASD) 기술을 구축했습니다. 고온 원자층 증착(ALD)을 이용한 Ru-TiN 신배선물질 공정과 Si precursor 및 Homometallic precursor 기반 선택적 증착 소재를 개발하여 공정의 선택도와 재현성을 높였습니다. 이 기술은 차세대 고집적 반도체 금속 배선, 게이트 전극, AI 반도체 공정, 3D NAND 워드라인 메탈(Mo ALD) 공정에 적용되고 있습니다. 관련 연구 성과는 Journal of the American Chemical Society(JACS)에 게재되었으며, ㈜씨엔원에 루테늄 ALD 장비 및 공정 기술을 약 8천만원 규모로 이전했고, 고온 원자층 증착법을 이용한 Ru-TiN 신배선물질 연구와 100% 선택도 귀금속 박막 공정 연구 등 다수의 국가·민간 연구과제를 수행했습니다.

그래핀 등 2차원 소재를 대면적으로 제작할 때 발생하는 결정 경계 결함과, 초박막 유전체에서 두께가 감소함에 따라 나타나는 유전 특성 저하 문제를 해결하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. 선택적 금속 증착을 통해 그래핀의 결정 경계 결함을 치유하는 공정과, 원자층 변조(Atomic Layer Modulation) 공정을 통해 2nm급의 고결정성 Y-도핑 지르코늄산화물(YZO) 및 강유전체 HfxZryOz 박막의 스토이키오메트리를 정밀하게 제어하는 기술을 개발했습니다. 이와 함께 seam-less/gap-free 갭필 ALD 공정을 구축하여 미세 구조물 내부까지 균일한 박막 형성이 가능하도록 했습니다. 이 기술은 고성능 가스 센서, 강유전체 터널링 메모리 등 차세대 메모리, 태양전지, 디스플레이, 슈퍼커패시터 전극 분야에 적용되고 있습니다. 스탠포드대학교, UNIST 등과 공동연구를 수행했으며, 관련 연구 성과는 Nature Communications, ACS Nano 등에 게재되었고, 도전층 결함 치유 방법과 이차원 나노소재 및 투명전극 제조 관련 특허를 다수 등록했습니다.

고온·고진공 공정 없이도 구현 가능한 결빙 방지 및 자가 세정용 고성능 발수 코팅 기술의 필요성에 주목하여 관련 연구를 수행하고 있습니다. 저온 원자층 증착(ALD) 기반 표면 기능화 공정과, 소수성 폴리머와 마이크로/나노 파우더를 조합하여 물 접촉각 150° 이상의 초소수성 표면을 구현하는 기술을 개발했으며, 나노구조 기반의 고내구성 아이스포빅 코팅 원천기술을 확보했습니다. 이 기술은 항공기 및 풍력발전기 블레이드의 결빙 방지, 가전제품, 전자소자 보호 코팅, 주방용품의 소수성 구현 등에 적용되고 있습니다. ㈜씨엔원에 전자현미경용 코팅 장비 및 공정 기술을 약 11.75억원 규모로 기술이전했으며, PDMS 초소수성 코팅방법과 아이스포빅 표면 구현방법 등 다수의 특허를 등록하고 관련 국가·민간 연구과제를 다수 수행했습니다.