국내 연구진이 대기환경에서 복잡한 다단계 공정없이 고성능 반도체를 제조하는 기술을 개발했다. 친환경·저비용 실리콘 반도체 제조 공정에 적용해 생산현장 안전화에 기여할 수 있느 기술이다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 강봉철 금오공대 기계시스템공학과 교수팀이 대기환경 단일 공정 실리콘 기반 반도체 제조 공정을 개발했다고 25일 밝혔다.
실리콘 반도체화 하기 위해서는 정제, 도핑, 진공증착, 에칭, 표면처리와 같은 까다롭고 복잡한 화학 공정을거쳐야 한다. 설비 구축에 많은 비용이 들고 에너지 소모도 극심하다. 유독 화학물질 사용으로 발생하는 인명사고나 환경오염 위험도 있다.
연구팀은 화학 부식과정, 다단계 진공·미세화 공정 없이, 광 반응성이 우수한 광전자 소자용 '블랙 실리콘 반도체'를 제조하는데 성공했다. 실리콘 나노결정 용액에 레이저를 조사하는 방법을 썼다. 블랙 실리콘 반도체는 실리콘 표면 나노 돌기 형성으로 광 반응성을 높인 반도체를 뜻한다.
레이저는 실리콘 나노 결정을 용융시켜 자기 군집화를 불러 일으킨다. 이런 과정이 동시다발적으로 발생하면 마이크로미터(㎛)·나노미터(㎚) 크기 구조가 혼재된 실리콘 반도체막을 형성할 수있다.
이렇게 만든 반도체 막은 다양한 빛 산란 경로를 갖고, 자외선부터 적외선에 이르기까지 넓은 파장의 빛을 흡수해 광 감도가 우수한 광센서 제작에 적용할 수 있다.
연구팀은 이 반도체 막이 마치 미국 그랜드 캐니언과 같이 무질서한 협곡 구조를 갖춘 것에 착안해 '나노 캐니언'이라 명명하고 블랙 실리콘 반도체 구현에 활용했다.
강봉철 교수는 “기존 화학 부식을 통한 반도체 제조방식에서 실리콘 결정 응집을 통한 방법으로 반도체 공정의 패러다임을 바꿨다”며 “앞으로 다양한 전자산업계 생산 현장을 안전하게 바꾸는 것에도 기여할 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
