[과학을 읽다]반도체 공정비용 50% 낮춘다

국내 연구팀, 유기반도체를 활용한 반도체 공정 핵심기술 개발

▲잉크젯 프린팅 공정을 이용해 제작된 소자구조와 하나의 반도체 물질로 n형과 p형 반도체를 동시에 구현하는 기술이 개발됐다.[사진제공=생기원]

[아시아경제 정종오 기자] 반도체 공정비용을 절반 정도 낮출 수 있는 기술이 나왔습니다. 국내 연구팀이 반도체 공정비용을 50%이상 절감시키는 핵심기술을 개발했습니다.

현재 스마트폰이나 TV 등에는 주로 무기(Inorganic) 반도체가 사용됩니다. 기본소자인 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)회로를 만들기 위해서는 반드시 n형 반도체와 p형 반도체가 필요합니다. n형과 p형 반도체는 각각의 특성이 달라 별개의 기판에 성형해야 합니다. 이 때문에 공정 횟수가 증가하는 것은 물론 패터닝(Patterning)이 어려워 양산 비용이 높다는 문제가 있습니다.

이에 반해 양극성 물질인 유기반도체는 극성 조절에 따라 n형과 p형 반도체 양쪽 모두에 사용될 수 있습니다. 이 특성을 이용하면 복잡한 전자소자를 하나의 물질로 만들어 공정가격을 획기적으로 낮출 수 있습니다. 지금까지 개발된 유기반도체 극성 조절기술은 특정한 시스템에만 적용이 가능해 대면적을 낮은 가격에 생산하는 데는 한계가 있었습니다.

국내 연구팀은 유기반도체를 활용한 반도체 공정에 잉크젯 프린팅 공정을 도입해 찍어내듯 CMOS 회로를 생산했습니다. 저가로 대면적을 생산할 수 있는 공정기술을 개발했습니다.

전하 주입량을 제어하는 기술을 개발해 한 가지 물질로 높은 성능을 구현했습니다. 이에 따른 반도체 내부의 전하농도 조절도 가능해져 유기반도체의 극성을 자유자재로 바꾸며 다양한 시스템에 적용할 수 있습니다.

이번 연구는 한국생산기술연구원(원장 이성일, 이하 생기원) 메카트로닉스융합기술그룹 김혁 박사와 서울대학교 반도체공동연구소장 이창희 교수가 수행했습니다. 연구 결과는 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 4월12일자 온라인판에 실렸습니다.

김혁 박사는 "자율주행차, 인공지능, 사물인터넷 등 첨단기술의 핵심부품으로 반도체가 사용되면서 수요가 늘고 있다"며 "이번 기술개발로 차세대 반도체로 주목 받고 있는 유기반도체가 더욱 폭넓게 사용돼 그 수요에 부응할 수 있을 것"이라고 말했습니다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr