전북대 허근 교수팀, 그래핀 활용 전자기 간섭 차단 기술로 차세대 반도체 제작 새 가능성 열어

[글로벌대학팀 김선영 기자] 전북대학교 허근 교수(반도체화학공학부) 연구팀이 반도체 고집적화의 핵심 기술로 주목받는 Monolithic 3D(M3D) 구조의 전자기 간섭 문제를 획기적으로 완화할 수 있는 새로운 제작 기술을 발표했다. 연구팀은 이 기술을 바탕으로 ‘2025년 반도체공학회 동계종합학술대회 및 반도체미래기술워크숍’에서 우수논문 발표상을 수상했다.

이번 연구는 봉정우 석사과정생이 제1저자로 참여했으며, 'Graphene shielding for Crosstalk Reduction in Monolithic-3D Device'라는 제목의 논문을 통해 그래핀을 차폐층으로 적용한 M3D 구조의 성능 개선 결과를 제시했다. 봉 연구원은 "그래핀 차폐층을 활용해 M3D 장치 내 ON 전류 및 문턱전압 이하 스윙의 변화를 효과적으로 억제했고, 특히 임계 전압 변화량을 기존 대비 약 75퍼센트 줄이는 데 성공했다"고 밝혔다.

M3D 기술은 하나의 웨이퍼 위에 반도체 소자를 여러 층으로 적층해 고집적화를 실현하는 방식이다. 하지만 각 층 간 전자기 간섭이 발생하면서 신호의 정확성과 안정성을 저해하는 문제가 지속적으로 제기돼 왔다. 허 교수팀은 이 문제를 해결하기 위해 저온 공정 기반의 이중 적층 반도체 장치를 제작한 후, 층 사이에 그래핀 차폐층을 삽입하는 방식을 도입했다.

허 교수는 “그래핀은 높은 전도성과 유연성을 갖춘 극도로 얇은 소재로, 전자기 간섭 차단에 탁월한 물성을 지닌다”며 “이번 성과는 그래핀을 반도체 집적화 기술에 적용할 수 있는 유의미한 가능성을 보여주는 사례로, 안정적인 반도체 성능 구현을 위한 기술적 진전을 의미한다”고 설명했다.

연구팀은 이번 성과를 기반으로 그래핀 소재의 구조적 특성과 전자기 차폐 성능 간의 연계성을 추가 검증해 나갈 예정이며, 향후 상용화 가능성을 모색할 계획이다.

김선영 기자 글로벌대학팀 globalu@beyondpost.co.kr