특허청(청장 전상우)은 차세대 나노 공정 구현을 위한 핵심 기술로 평가되는 하이케이(high-K) 게이트 절연막 및 금속 게이트를 포함한 트랜지스터의 출원이 꾸준한 증가 추세에 있다고 밝혔다.
반도체 집적도 향상의 관건인 미세회로 구현을 위해서는 게이트 절연막이 얇아지더라도 누설 전류를 최소화시켜야 하는데, 하이케이 절연막은 누설 전류를 극적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 하이케이의 주성분이 금속이므로 절연막과 인접한 게이트를 금속 재료로 대체하면 그 효과가 배가된다.
하이케이 게이트 절연막 및 금속 게이트를 포함한 반도체 트랜지스터와 관련하여 국내에 출원된 특허는 1999년 이전에는 5건에 불과하였으나, 2000년 14건, 2001년 23건, 2002년 18건, 2003년 26건, 2004년 43건, 2005년 45건으로 매년 꾸준히 증가하고 있다. 특히 2004년에 들어서 반도체 메모리 소자에 하이케이 게이트 절연막 및 금속 게이트를 적용한 출원이 급증하였다(붙임 1 참조). 이 기간에 출원국가별로는 한국 145건(83%), 미국 6건(3%), 일본 22건(13%), 독일 1건 순이며(붙임 2 참조), 출원인별로는 세계 반도체 메모리 기술을 주도하는 삼성전자와 하이닉스의 출원이 대부분을 차지한 것으로 나타났다.
올해 초 인텔(Intel)이 하이케이 게이트 절연막 및 금속 게이트를 적용해 45나노 공정으로 구현한 차세대 CPU 펜린(Penryn)에 대해서, ‘무어의 법칙’으로 유명한 고든 무어 인텔 공동 창업자가 ‘반도체 40년 역사상 가장 획기적인 신기술’로 선언한 대목을 눈여겨볼 필요가 있다.
인텔 이외에도 삼성전자·하이닉스·IBM·AMD 등 국내외 유수기업들이 앞다투어 준비하고 있는 차세대 반도체 공정의 대부분이 하이케이 게이트 절연막 및 금속 게이트 기술을 기반으로 한다는 점에서, 향후 이 기술 분야를 선점하기 위한 출원 경쟁은 점차 가열될 것으로 전망된다.
특허청(반도체심사팀장 양희용)은 “반도체 신기술 분야에 대한 내국 출원 비율이 높다는 것은 우리 기업의 높은 위상을 여실히 보여주는 것”이라며, “앞으로도 해마다 반도체 집적도가 2배로 증가한다는 황의 법칙을 뒷받침하기 위한 혁신적인 기술이 계속 등장할 것”이라고 말했다.
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