배진혁 경북대 전자공학부 교수팀이 공정을 대폭 간소화한 친환경 반도체 패터닝 기술을 개발했다. 극저온과 저전력에도 구동돼 다양한 모바일·웨어러블 디스플레이에 적용 가능할 것으로 기대된다.
산화물 반도체는 기존 실리콘 반도체 한계를 극복하는 디스플레이용 차세대 반도체이다. 산화물 소자 용액 공정은 높은 생산성과 확장성으로 비용을 크게 절감할 수 있지만 반도체 결함 밀도가 증가해 낮은 전기적 특성, 안정성 및 균일도 저하 등 단점이 있다.
현재 반도체 양산에 사용되는 대표적 반도체 패터닝 기술인 '포토리소그래피' 공정은 인체와 환경에 유해한 독성 화학물이 사용되고 공정도 복잡하다.
배 교수팀은 용액 공정 반도체 패터닝을 위해 순수한 물을 사용하고 공정 단계를 4단계로 줄여 친환경적이면서 높은 생산성을 보이는 광패터닝 기술을 제안했다. 이 기술로 반도체 내 결함을 최소화하고 저온 공정으로도 높은 전기적 특성과 균일도를 보이는 디스플레이용 산화물 소자를 개발하는데 성공했다. 이번 연구는 용액 공정의 고질적 문제점을 해결해 기존 용액 공정 산화물 소자보다 전기적 특성과 균일도가 10배까지 향상됐다.
배진혁 교수는 “개발된 공정은 친환경적이고 높은 생산성을 가지는 동시에, 현재 양산돼 제품에 적용되는 반도체 소자의 전기적 특성에 준하는 성능을 가지는 획기적인 기술”이라며 “이 기술을 기반으로 250도 낮은 온도(기존 350도~500도 고온 필요), 3V에서 구동 가능한 저전력 트랜지스터를 제작했다. 모바일 및 웨어러블 디스플레이에도 적용 가능할 것”이라고 밝혔다.
한국연구재단의 중견연구자지원사업, 학문후속세대지원사업(박사과정생장려금), 차세대지능형반도체기술개발사업의 지원받아 수행된 이번 연구 결과는 화학공학 분야 세계적 학술지인 '케미컬 엔지니어링 저널'에 오는 8월 1일자 게재 확정됐다. 교신저자는 배진혁 교수, 제1저자는 LG디스플레이에 재직중인 김도경 박사다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
