KAIST 권지민 교수 연구팀이 UNIST·연세대와 공동으로 차세대 메모리 소자인 산화물 수직 채널 트랜지스터(VCT)의 결함을 줄이는 새로운 다층 층간 절연막 구조를 개발했다. 질화규소/이산화규소/질화규소(SiN/SiO2/SiN) 3층 구조를 산소 이동 통로인 '산소 터널'로 활용해, 산화물 반도체 쪽에는 산소가 이동해 빈 산소자리(산소 공공)를 채우도록 하면서 전극 쪽으로의 이동은 억제하는 방식으로 성능 저하 요인을 동시에 해결했다. 이를 통해 VCT 분야에서 세계 최고 수준의 전류 흐름과 데이터 유지시간을 달성했으며, 1000만 회 이상의 가혹한 동작 스트레스 이후에도 문턱전압 변화가 50밀리볼트 이하에 그쳐 높은 내구성을 입증했다. 연구팀은 이 기술이 저전력 산화물 반도체와 실리콘 회로를 3차원으로 결합하는 컴퓨트 인 메모리(CIM) 등 차세대 반도체의 성능 향상에 활용될 수 있다고 전망했다.
- •KAIST·UNIST·연세대 공동, VCT 결함 줄이는 SiN/SiO2/SiN 3층 절연막 '산소 터널' 구조 개발
- •산화물 반도체 쪽 산소공공은 채우고 전극 산화는 억제하는 정밀 산소 이동 제어 구현
- •VCT 분야 세계 최고 수준 전류 흐름·데이터 유지시간 달성
- •1000만 회 이상 동작 스트레스 후에도 문턴전압 변화 50mV 이하로 높은 내구성 입증
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KAIST, 산소 ‘전용 통로’로 AI 반도체 성능 높이고 전력 낮춘다
- 1.KAIST, 산화물 수직 채널 트랜지스터 성능 높이는 다층 절연막 구조 개발
- 2.SiN/SiO₂/SiN 절연막을 '산소 터널'로 활용, 산소 공공·전극 산화 동시 해결
- 3.세계 최고 수준 전류 흐름·데이터 유지 시간 달성, 1000만회 스트레스에도 안정적
- 4.차세대 컴퓨트 인 메모리(CIM) 기술에 적용해 AI 반도체 전력 효율 개선 기대
왜 중요한가?
고집적 저전력 차세대 메모리 소자의 고질적 결함인 산소 공공 문제를 해결한 연구로, 3차원 반도체를 안정적으로 쌓아 AI 데이터 처리 속도와 전력 효율을 동시에 높이는 데 기여할 수 있다.
본문 미리보기
한국과학기술원(KAIST, 총장 배충식)은 권지민 전기및전자공학부 교수 연구팀이 울산과학기술원(UNIST), 연세대학교(총장 윤동섭) 등 국내 연구진과 공동으로 새로운 다층 층간 절연막 구조를 개발했다고 20일 밝혔다.‘다층 층간 절연막 구조’는 차세대 메모리 소자인 산화물 수직 채널 트랜지스터(VCT)의 결함을 줄이고 성능과 안정성을 크게 높일 수 있는 기술이다. VCT는 전류가 흐르는 길인 ‘채널’을 기존의 수평 방향이 아닌 수직 방향으로 만든 소자다. 이를 활용하면 제한된 면적에 더 많은 소자를 배치할 수 있어 고집적 메모리
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