韓国光技術院「世界初の高性能グラフェン-銅配線製作技術を開発」 ネイチャー姉妹紙に掲載

半導体 研究開発

韓国光技術院「世界初の高性能グラフェン-銅配線製作技術を開発」 ネイチャー姉妹紙に掲載

韓国の国内研究グループが世界で初めて高性能グラフェン-銅配線製作技術を開発した。 半導体とディスプレイ分野に幅広く適用できる。
 
(参考記事:「韓国が「マグネトロン」技術を国産化 「日本の技術より優れている」」)
 
韓国光技術院(シン•ヨンジン院長)は6日、人工知能(AI)エネルギー研究センターのソン•ミョンウ博士チームが低温合成工程技術を利用して半導体電極物理的損傷を防止できる高性能グラフェン-銅積層配線製作技術を世界で初めて開発したと発表した。 研究結果はネイチャー姉妹紙「NPJ2Dマテリアルズアンドアプリケーションズ」に掲載された。

今までグラフェン-銅配線は800℃以上の高温で低圧化学気象蒸着法を活用し、銅ホイルの上にグラフェンを合成して銅配線に転写して製作する。 しかし、高温により配線基板や半導体に物理的損傷が発生する問題を抱えている。

最近では低温化学気象蒸着法にプラズマを適用し、グラフェンを銅の配線に直接合成する方式が用いられているが、プラズマの高いエネルギーによりグラフェンの物理的な損傷は依然として解決されず、配線性能の低下を招く。

ソン•ミョンウ博士チームは、グラフェン低温大面積合成技術を基に、新しい高性能グラフェン-銅積層配線製作技術を開発した。 既存の技術問題点を解決するため、ベンゼンやピリジンなど液状炭素ソースをグラフェン工程に使用し、約400℃以下低温常圧化学気象蒸着法で基板や半導体物理的損傷なしにグラフェン-銅配線の製作に成功した。 特に、アルゴンガスを注入する浄化工程を導入し、低温合成グラフェン低品質問題も解決した。

研究チームが新たに開発したグラフェン-銅積層配線グラフェンをラマンスペクトルで分析した結果、従来に比べて結晶性に優れた高品質多層グラフェン合成と確認された。

銅配線比非抵抗は3.5%減、電流密度は24.1%改善、平均寿命も10倍以上改善するなど、低抵抗•高電流密度•信頼性に優れていることが分かった。

このような高性能グラフェン-銅配線製作技術は半導体とディスプレイ分野に幅広く適用できる。 グラフェン基盤配線を適用した半導体素子の商用化の最大のネックである高温合成工程を低温合成工程に代替し、半導体表面に直接グラフェン-銅積層配線を適用した配線一体型半導体製品も可能になるものと予想している。

ソン•ミョンウ博士は「グラフェン基盤の配線一体型半導体事業化により、世界市場で10%を占める電力半導体•マイクロ集積回路分野で約10兆ウォン(約9877億円)以上の経済的波及効果が期待される、高効率バッテリーの陰極材素材の開発など様々な分野で重要な役割を果たすものと期待している」と述べた。

今回の技術開発は科学技術情報通信部の「科学技術分野の基礎研究事業」と「ナノ素材源泉技術開発事業」、産業省の「核心素材源泉技術開発事業」によるものだ。 ソン•ミョンウ博士(第1著者、交信著者)とチャン•ジェウォン光州(クァンジュ)科学技術院博士(共同第1著者)が主導し、チ•サンス韓国セラミック技術院博士(共同交信著者)が参加した。
 
(参考記事:「[特集]韓国の素材・部品対日輸入率が低下…国産化など奏功か」)
(参考記事:「韓国でレーザー加工機用オートフォーカス機器が国産化…ディスプレイ産業で活用」)
(参考記事:「韓国企業、半導体パッケージ用「デュアルチャックソー」の国産化発表 これまで全量日本に依存」)


 
 
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