안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
양자 터널링은 현대 반도체의 미세 공정에서 발생되는 누설 전류 문제와 실제로 매우 밀접한 관련이 있는 문제입니다.
반도체는 구조가 작아지면 작아질수록 절연막이나 장벽의 두께가 매우 얇아지게 되는데, 이때 기존에는 전자가 넘지 못해야 할 장벽을 확률적으로 통과해 버릴 수 있게 되는 것입니다. 특히 MOSFET의 게이트 산화막이 얇아지면 전자가 절연층을 뚫고 지나가는 게이트 누설 전류가 문제가 될 수 있게 됩니다. 소스와 드레인 사이 간격이 짧아진다면 또한 의도하지 않는 전류가 흐르거나, 소자가 완전히 꺼지지 않는 현상도 커질 수 있게 됩니다.
제 생각에는 양자 터널링은 결국에 반도체를 작게 만들수록 피하기 어려워지는 물리적인 한계 중 하나로 볼 수 있을 것 같고, 이를 극복하기 위한 고유전율 절연막을 활용하던지 아니면 새로운 트랜지스터의 구조를 개발하던지, 공정 설계 개선을 하던지 등의 방법으로 누설 전류를 줄여나가려는 연구들이 지속적으로 필요하리라 봅니다.