SiC 전력반도체의 장점이 많은 만큼 제조 공정도 매우 까다롭다. 기존에는 전도성이 강한 웨이퍼(기판) 위에 에피층(단일 결정의 반도체 박막을 형성한 층)을 형성하고, 그 영역에 전류를 흘려보내 소자를 형성하는 방법을 활용했다. 그러나 이 과정 중 에피층의 표면이 거칠어지고 전자의 이동 속도가 낮아지는 문제가 발생했다. 에피 웨이퍼 자체 가격도 비싸서 양산화에 큰 걸림돌이 됐다.
이를 해결하기 위해 KERI는 에피층이 없는 반절연 SiC 웨이퍼에 이온을 주입하는 방식을 활용했다. 웨이퍼가 전도성을 가질 수 있게 만드는 이온 주입은 반도체의 생명을 불어넣는 작업이다.
KERI 김형우 차세대반도체연구센터장은 “이온 주입 기술은 반도체 소자의 전류 흐름을 높이고, 고가의 에피 웨이퍼를 대체해 공정비용도 크게 줄일 수 있다”며 “고성능 SiC 전력반도체의 가격 경쟁력을 높이고, 양산화에 기여하는 큰 기술”이라고 전했다.
이번 성과는 헝가리 부다페스트 소재의 반도체 측정 장비 전문업체인 ‘세미랩(주) (Semilab, 회장 Tibor Pavelka)’에 최근 기술이전됐다. 30년 업력의 세미랩(주)은 헝가리와 미국에 제조 공장을 가지고 있고, 중견 정밀계측 장비 및 소재특성 평가 장비 특허를 소유한 기업으로, 반도체 특성 평가 장비기술로는 세계 최고의 기술력을 보유하고 있다.
세미랩 코리아(주)의 대표인 박수용 지사장은 “전문 장비 개발을 통해 이온 주입 공정에서 발생할 수 있는 불량률을 낮추고, 소자의 수율을 높일 수 있을 것”이라며 “우수한 균일도와 재현성이 있는 고품질의 이온 주입 양산 공정을 안정적으로 확보하는데 큰 기반이 될 것”이라고 전했다.
한편, KERI는 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관이다. 전력반도체 연구 분야에서는 총 120건 이상의 지적재산권을 보유하고 있고, 최근 10년 기준 30억원 이상의 기술이전 실적을 달성하는 등 국내최고 수준을 자랑하고 있다.
정동욱 부산/경남 기자 ilyo33@ilyo.co.kr
