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기술번호
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KST2014065582
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자료제공기관
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미래기술마당
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기술공급기관
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한국화학연구원
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기술명
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니켈 아미노알콕사이드 선구 물질을 사용하여 금속 유기물화학 증착법으로 니켈 산화물 박막을 제조하는 방법
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기술개요
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본 발명은 하기 화학식 1의 니켈 아미노알콕사이드 선구 물질을 니켈의 원료 화합물로 하여 금속 유기물 화학 증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD)으로 니켈 산화물 박막을 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법에 따르면 기존의 금속 유기물 화학 증착법에 비해 더 온화한 공정 조건에서 품질이 좋은 니켈 산화물 박막을 얻을 수 있다.[화학식 1]상기 식에서, m은 1 내지 3 범위의 정수고, R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 C1-C4 선형 또는 분지형 알킬기다.니켈 산화물 박막, MOCVD, 니켈 아미노알콕사이드
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개발상태
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연구실환경 테스트
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기술의 우수성
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1) 기존 기술의 한계 또는 문제점
가) (기존기술의 한계) 반도체 및 디스플레이 산업분야에서 전극물질로 다양하게 활용되고 있는 니켈산화물 박막은 주로 MOCVD법에 의한 니켈 선구물질 증착을 통해 제조하고 있음
- 기존에 주로 사용되고 있는 니켈 선구물질인 Ni(acac)2 및 Ni(C5H5)2는 제조단가가 높고 증착 시 높은 온도를 필요로 하여 공정비용이 증가하는 단점이 있음
- 또한 선구물질 내에 탄소가 포함되어 있어, 증착 후 전극 내에 남아있는 탄소로 인해 전기전도 특성이 저하됨
나) (Unmet Needs) 낮은 온도에서도 니켈산화물 박막의 증착이 가능하고 증착과정에서의 탄소오염도가 낮은 니켈선구물질 개발이 필요함
다) (해결해야 할 과제) ①낮은 전기전도 특성 ②높은 공정비용
2) 기술이 가져다주는 명백한 혜택(Overt Benefit)
- (전기전도 특성 향상) 탄소와 같은 불순물이 포함되어 있지 않은 새로운 니켈 선구물질을 적용하여 우수한 박막품질 구현과 함께 전기전도 특성을 크게 향상시킬 수 있음
- (공정비용 절감) 기존의 니켈 선구물질인 Ni(acac)2 및 Ni(C5H5)2에 비해 가격이 저렴하고 저온공정이 가능한 새로운 니켈 선구물질을 적용하여 공정비용을 획기적으로 절감할 수 있음
3) 차별적 특징(Dramatic Differnce)
- (세계최초의 니켈 선구물질 적용) 기존 니켈 선구물질에 비해 산소원에 대한 반응도가 높은 니켈 아미노알콕사이드 화합물을 선구물질로 개발 및 적용함으로써 저온공정을 구현함
- 또한 증착공정 시 박막의 탄소오염을 최소화하여 박막표면의 거칠기가 낮고 결정립이 균일한 니켈산화물의 형성이 가능함
4) 믿을 수 있는 근거
- (기술구현) 니켈원으로 니켈 아미노알콕사이드를 사용하고, 산소원으로는 산소 원소를 함유하는 기체를 MOCVD 반응기에 공급하여 기판 상의 열분해에 의한 산화니켈 박막을 형성함
- 증착 온도 및 증착 압력을 조절하여 산화니켈 박막의 구조적, 화학적, 전기적 특성을 제어할 수 있음
5) 기술의 우위성
- 본 기술에서는 니켈산화물 박막의 전기전도성과 막특성을 향상시키고 저온공정을 구현하기 위하여 세계최초의 니켈 선구물질을 개발하고 최적화된 제조 방법을 구현하였음
→기존 니켈 선구물질에 비해 산소원에 대한 반응도가 높은 니켈 아미노알콕사이드 화합물을 선구물질로 개발 및 적용함으로써 저온공정을 구현함
→니켈원으로 니켈 아미노알콕사이드를 사용하고, 산소원으로는 산소 원소를 함유하는 기체를 MOCVD 반응기에 공급하여 기판 상의 열분해에 의한 산화니켈 박막을 형성함
→증착 온도 및 증착 압력을 조절하여 산화니켈 박막의 구조적, 화학적, 전기적 특성을 제어할 수 있음
- 본 기술을 활용하여 니켈산화물 박막을 제조할 경우, 탄소와 같은 불순물의 함량을 현저히 낮추어 우수한 박막품질 구현과 함께 전기전도 특성을 크게 향상시킬 수 있음
→증착공정 시 박막의 탄소오염이 적기 때문에 박막표면의 거칠기가 낮고 결정립이 균일한 니켈산화물의 형성이 가능함
- 또한, 기존의 니켈 선구물질인 Ni(acac)2 및 Ni(C H5)2에 비해 가격이 저렴하고 저온공정이 가능하기 때문에 공정비용을 획기적으로 절감할 수 있음
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응용분야
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1) 차세대 반도체 메모리 분야
- 본 기술에 의해 제조되는 니켈산화물 박막은 화학센서, 디스플레이, 스핀밸브, 리튬이차전지, 고유전체 등에도 활용이 가능하지만 주로 차세대 반도체 메모리 분야에 대한 활용도가 매우 높을 것으로 기대됨
- 여러 가지 차세대 비휘발성 메모리 중에서도 금속산화물박막의 저항전환(resistance switching) 또는 전도도 전환(conductivity switching) 현상을 이용하는 resistance RAM(RRAM)에 본 기술의 적용 가능성 및 활용도가 높을 것으로 예상됨
→ 니켈산화물은 다른 산화물에 비하여 상대적으로 높은 점멸비(On-Off ratio) 등 우수한 저항 전환특성을 갖기 때문에 적용 시 역할이 클 것으로 기대됨
- 반도체 메모리의 Supply Chain을 살펴보면, 여러 공정 단계 중에서 전공정의 증착 단계에서 본 기술이 적용 될 수 있음
→ 또한, 기존의 실리콘 웨이퍼 외에도 여러 특수 물질이 도핑된 신규 웨이퍼를 이용하는 새로운 공정 도입 시에도 충분히 적용이 가능하기 때문에 향후 차세대 메모리의 상용화까지 기술수명이 존속될 수 있음
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시장규모 및 동향
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1)국내 시장동향 및 전망
- 국내 반도체 메모리 시장은 삼성전자와 SK하이닉스가 양분하고 있는 상황이며, 전 세계 시장동향과 크게 다르지 않음
→ 향후 차세대 비휘발성 메모리가 등장하여 시장이 형성되어 기존의 DRAM과 Flash Memory를 대체할 경우에도 기존의 주요 플레이어들이 시장을 그대로 점유할 것으로 전망됨
2) 해외 시장동향 및 전망
- 메모리반도체는 삼성전자, Toshiba, Hynix, Elpida 등 한국과 일본의 4개사가 점유율 5위권 내에 포함됨
→ 삼성전자는 메모리반도체 점유율 33.5%(’11년 2분기 기준 DRAM 점유율 42%, NAND Flash Memory 점유율 35%)로 시장 내 확고한 1위를 유지함
→ Toshiba는 비휘발성 NAND Flash Memory 분야에서 ’11년 2분기 기준 점유율 20%로서, 1위인 삼성전자(35%)와 경쟁구도를 보이고 있음
→ Hynix는 DRAM 시장 점유율은 23%이나, NAND Flash Memory 시장에서는 점유율 11%로 상대적열세를 보이고 있음
→ 비메모리 반도체는 CPU(Central Processing Unit; 중앙처리장치)업체인 Intel이 큰 차이로 시장점유율 1위, TI(Texas Instruments)와 Renesas가 업계 2,3위를 차지하고 있음
→ MCU(MicroController Unit)1)를 생산하는 STM이 3.5%의 점유율로 4위, Fabless로서 통신기기용 칩이 주제품인 Qualcomm이 5위권에 위치함
→ 비메모리반도체는 다품종 소량 생산 분야가 많아 특정 업체에 대한 시장집중도가 메모리반도체에 비해 높지않은 편임
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희망거래유형
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사업화적용실적
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도입시고려사항
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