한국생산기술연구원(원장 이성일)과 서울대 공동 연구팀이 반도체 공정 비용을 절반으로 줄일 수 있는 핵심 기술을 개발했다. 잉크젯 프린팅 공정을 도입, 마치 프린터로 찍어 내듯 대면적에 상보성금속산화막반도체(CMOS) 회로를 생산할 수 있도록 한 공정 기술이다.
한국생산기술연구원은 김혁 메카트로닉스융합기술그룹 박사와 이창희 서울대 반도체공동연구소장이 이끄는 공동 연구팀이 유기반도체의 양극성을 활용해 전자소자를 구현하는 기술을 개발, 유기반도체를 활용한 대면적 생산 한계를 극복했다고 13일 밝혔다. 이 기술은 12일자 사이언티픽 리포트 온라인판에 실렸다.
스마트폰이나 TV 등에는 주로 무기 반도체가 사용된다. 기본 소자인 CMOS 회로를 구성하기 위해서는 반드시 n형 반도체와 p형 반도체가 필요하다. 이들 반도체는 특성이 달라 별개의 기판에 형성해야 한다. 이 때문에 공정 횟수가 증가하고 패터닝이 어려워 양산 비용이 많이 든다.
양극성 물질인 유기반도체는 극성을 조절하는 것으로 n형과 p형 반도체로 모두 사용할 수 있다. 그러나 기존의 유기반도체 극성 조절 기술은 특정 시스템에만 적용할 수 있어 대면적 생산에 한계가 있었다.
생기원과 서울대 공동 연구팀은 유기반도체를 활용한 반도체 공정에 잉크젯 프린팅 공정을 도입해 CMOS 회로를 찍어 내듯 생산할 수 있는 기술을 개발, 저가로 대면적을 생산할 수 있도록 했다.
전하 주입량을 제어하는 기술을 개발해 한 가지 물질로 높은 성능을 구현하고 반도체 내부 전하의 농도를 조절, 유기반도체 극성을 자유자재로 바꿀 수 있도록 했다.
김 박사는 “자율주행자동차를 비롯한 첨단 기술 구현을 위한 핵심 부품인 반도체 수요가 늘고 있다”면서 “이번 기술 개발로 차세대 반도체로 주목받는 유기반도체가 더욱 폭넓게 사용될 수 있게 됐다”고 설명했다.
대전=김순기기자 soonkkim@etnews.com