	한국생산기술연구원 보 도 자 료
2017년 4월 13일(목) 조간부터 보도하여 주시기 바랍니다.
* 관련문의 한국생산기술연구원 메카트로닉스융합기술그룹 김혁 선임연구원 (053-607-1107 // hyeokkim@kitech.re.kr) 한국생산기술연구원 홍보지원실 강희연 행정원 (041-589-8034 / / stayoung@kitech.re.kr)

반도체 공정비용 절반이하로 절감 가능해진다

생기원-서울대 공동연구팀...유기반도체를 활용한 반도체 공정 핵심기술 개발

- 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’에 논문 게재

□ 한국생산기술연구원(원장 이성일, 이하 생기원) 메카트로닉스융합기술그룹 김혁 박사와 서울대학교 반도체공동연구소장 이창희 교수가 이끄는 공동 연구팀이 반도체 공정비용을 50%이상 절감시키는 핵심기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

o 유기반도체(Organic Semiconductor)의 양극성을 활용해 전자소자를 구현하는 이 기술은, 네이처가 발행하는 자매지 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports, 인용지수:5.228)’ 4월 12자 온라인판에 게재됐다.

□ 현재 스마트폰이나 TV 등에는 주로 무기(Inorganic) 반도체가 사용되는데, 기본소자인 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)회로를 구성하기 위해서는 반드시 n형 반도체와 p형 반도체가 필요하다.

o n형과 p형 반도체는 각각의 특성이 달라 별개의 기판에 성형해야 하기 때문에 공정 횟수가 증가하는 것은 물론, 패터닝(Patterning)이 어려워 양산 비용도 높다는 문제점이 지적돼 왔다.

□ 이에 반해, 양극성 물질인 유기반도체는 극성 조절에 따라 n형과 p형반도체 양쪽 모두에 사용될 수 있어, 이 특성을 이용하면 복잡한 전자소자를 하나의 물질로 만들어 공정가격을 획기적으로 낮출 수 있다.

o 그러나 지금까지 개발된 유기반도체 극성 조절기술은 특정한 시스템에만 적용 가능해 대면적을 저가에 생산하는 데는 한계가 있었다.

□ 생기원-서울대 공동연구팀은 유기반도체를 활용한 반도체 공정에 잉크젯 프린팅 공정을 도입, 찍어내듯 CMOS 회로를 생산해 저가로 대면적을 생산할 수 있는 공정기술을 개발했다.

o 전하 주입량을 제어하는 기술을 개발해 한 가지 물질로 높은 성능을 구현했으며, 이에 따른 반도체 내부의 전하농도 조절도 가능해져 유기반도체의 극성을 자유자재로 바꾸며 다양한 시스템에 적용할 수 있게 됐다.

□ 생기원 김혁 박사는 “자율주행차, 인공지능, 사물인터넷 등 첨단기술의 핵심부품으로 반도체가 사용되면서 수요가 늘고 있다”면서, “이번 기술개발로 차세대 반도체로 주목 받고 있는 유기반도체가 더욱 폭넓게 사용돼 그 수요에 부응할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

o 한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구지원사업 도약연구와 산업통상자원부에서 추진하는 산업핵심기술개발사업으로 수행됐으며, 현재 1편의 국내 특허출원 완료 후 해외 특허출원 중에 있다.<끝>

* 한국생산기술연구원에 대하여

한국생산기술연구원(원장 이성일, https://www.kitech.re.kr)은 중소기업 지원을 목적으로 설립돼 실용화 중심 생산기술을 개발하고 그 결과를 산업현장으로 이전하는 데 주력해 온 정부출연연구기관이다. 1989년 출범 후 현장 밀착지원을 위한 지역 거점을 구축, 현재 본원인 천안을 포함해 인천, 안산에 3연구소, 광주, 부산, 대구, 강원, 울산, 전주, 제주에 7개 지역본부를 배치해 전국 주요 기업밀집 지역에서 중소기업에 대한 현장 밀착 기술지원을 수행하고 있다. 한국생산기술연구원 4대 기능은 중소기업 실용화기술 개발 / 생산현장 실용화 기술 지원 / 근접지원을 통한 지역산업 활성화 / 국가 전략생산기술개발 사업 기획ㆍ총괄이며, 주요 연구 분야는 △뿌리산업(생산기반)기술 △청정생산시스템기술 △융복합생산기술 분야다.

<참고자료> : 1. 용어 설명    2. 그림 설명    3. 교신저자 소개

참고1		용어 설명

사이언티픽 리포츠 (Scientific Reports)

세계 최고 과학전문지 네이처 (Nature)의 자매지인 자연과학전문지

(인용지수: 5.228)

2. 양극성 반도체 (Ambipolar semiconductor)

전류의 흐름에 기여하는 반송자의 종류에 따라 극성이 나뉘는데, 전자 (Electron)와 정공(Hole, 양공) 모두를 반송자로 사용하는 반도체

3. n형 반도체

정공(Hole, 양공)이 아니라 전자(Eelectron)의 이동에 의해 전하가 이동하는 반도체. 즉 전자를 주반송자로 사용

4.  p형 반도체

n형과는 반대로, 전자(Electron)가 아니라 정공(Hole)의 이동에 의해 전하가 이동하는 반도체. 즉 정공을 주반송자로 사용

참고2		그림 설명

[그림1]	잉크젯 프린팅 공정을 이용해 제작된 소자구조와 하나의 반도체 물질로 n형과 p형 반도체를 동시에 구현하는 원리를 설명하는 모식도
[그림1설명]	자기조립 단분자막에 의해 주입특성의 변화가 나타나게 되고 주 반송자와 부 반송자의 농도가 조절됨에 따라 유기반도체의 극성이 조절됨
[그림2]	주입특성 변화에 따른 전자소자의 동작전압 변화
[그림2설명]	도입된 자기조립 단분자막의 종류에 따라 전자소자의 동작전압이 n형, p형에 맞게 조절됨을 보임. 본 연구에 사용된 물질은 강한 n형 물질이지만 p형에서도 동작전압이 잘 조절됨을 알 수 있음
[그림3 설명]	하나의 물질로 구현한 CMOS 회로의 최적 결과 시뮬레이션 값

참고3		교신저자 이력사항

생기원 김혁 박사 이력사항

인적사항

소속: 한국생산기술연구원

전화: 053-580-0180

e-mail: hyeokkim@kitech.re.kr

학력

2005 카이스트 물리학과 학사

2007 서울대학교 전기공학부 석사

2015 프랑스 U Paris 7, 유기전자 박사

경력사항

2015. 4–2015. 8	서울대학교, 반도체공동연구소 Postdoc

2015. 8–현재	한국생산기술연구원 선임연구원

전문분야정보

2005 –현재	Member, 한국정보디스플레이학회, 한국물리학회, 대한전자공학회

2017 –현재	한국센서학회, 학술이사

서울대 이창희 교수 이력사항

인적사항

소속: 서울대학교 전기정보공학부

전화: 02-880-9132

e-mail: chlee7@snu.ac.kr

학력

1987 서울대학교 물리학과 학사

1989 서울대학교 물리학과 석사

1994 미국 UC Santa Barbara, 물리학 박사

경력사항

1994. 9–1994. 12	미국 UC Santa Barbara, IPOS, Postdoc

1994. 12–1997. 2	LG화학기술연구원 선임연구원

1997. 3–2004. 1	인하대학교 물리학과 조교수, 부교수

2004. 2–present	서울대학교 전기정보공학부 부교수, 정교수

2010. 5–2010. 8	서울대학교 반도체공동연구소 교육부장

2010. 6–2012. 5	서울대학교 전기공학부 연구부학부장

2012. 9–2013. 8	Visiting Professor, Stanford University, USA

2013. 9–2014. 8	서울대학교 공과대학 연구부학장

2016. 1–현재	서울대학교 반도체공동연구소 소장

전문분야정보

2003–2004	국제전기기술위원회 IEC TC110 OLED Area Manager

2005–2008	국제전기기술위원회 IEC TC110/WG5 (OLED) Convenor

2007–2011	SystemIC2010 project 차세대 인쇄공정 기술 과제 책임자

2008–2013	국가지정연구실 (한국연구재단)

2010–2011	한국정보디스플레이학회 OLED & 플렉시블디스플레이 연구회장

2010–2012	SID Asian Program Committee Chair

2010–2012	Associate Editor, J. Nanoparticle Research (Springer)

2013–2013	Associate Editor, Current Applied Physics (Elsevier)

2013 –현재	Associate Editor, J. Solid State Lighting (Springer)

2010 –현재	Associate Editor, J. Information Display (Francis Taylor)

2016 –현재	한국정보디스플레이학회 QD & PV 연구회장