한국생산기술연구원

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 기술 개발로 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>