한국 도자 기술 연구원 정성민 박사, 신 윤지… 약 4 배의 품질 향상으로 고품질 SiC 기판 제조
불량 밀도 270 이하, 국내 전력 반도체 산업 육성 및 글로벌 시장 점유율 확대 기대
[에너지데일리 조남준 기자] 국내 연구진이 기존 기판의 4 배 품질을 자랑하는 전력 반도체 용 고품질 실리콘 카바이드 (SiC) 단결정 기판 소재를 개발했다. 이에 따라 아직 상용화에 이르지 못한 국내 전력 반도체 산업 육성과 글로벌 시장 점유율 확대에 크게 기여할 것으로 기대된다.
한국 세라믹 기술 연구원 (원장 유광수)은 에너지 효율 소재 센터 정성민 박사와 신 윤지 연구팀이 최근 전략적 핵심 소재를 통해 전력 반도체 용 실리콘 카바이드 단결정 기판 제조 기술을 세계 최고 수준으로 개발했다고 밝혔다. 산업 통상 자원부 기술 개발 사업
전력 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 카바이드 (SiC) 단결정 기판 재료는 기존에 널리 사용되는 실리콘 기판보다 열적, 전기적 특성이 우수합니다.
이에 따라 고전압, 고전류 특성이 요구되는 항공, 우주, 전기 자동차 등 에너지 산업에 적용되기 시작하면서 시장이 폭발적인 성장세를 보이고있는 것으로 분석된다.
그러나 재료 특성상 결함이 많아 반도체 집적 회로에 적용 할 수있는 고 신뢰성 기판을 제조하기가 매우 어려우며, 결함을 최소화 할 수있는 단결정 성장 기술이 필요하다는 지적이있다. .
연구팀은 기존의 승화 방식이 아닌 용액 성장 방식을 통해 직경 50mm (2 인치)의 탄화 규소 단결정 기판을 생산했으며, 결함 밀도가 높은 고품질 기판을 제조 할 수있는 원천 기술과 공정 기술을 적용했다. 평방 센티미터 당 270 이하. 개발.
용액 성장 법은 상대적으로 안정된 열 평형 상태에서 결정을 성장시키기 때문에 결함이 적은 단결정을 성장시킬 수 있으나 변수가 많고 공정 제어가 매우 어렵다.
이러한 단점을 극복하기 위해 연구팀은 동의 대학교, 악셀 (주), 일진 디스플레이 (주)와의 협력을 통해 핵심 원천 기술과 최적화 된 공정 기술을 확보했다.
개발 된 용액 성장 실리콘 카바이드 단결정 기판의 결함 수준은 평방 센티미터 당 270 이하의 결함 밀도를 갖는 것으로 확인되었으며, 기존의 1 급 상용 실리콘 카바이드 기판의 결함 밀도가 1000이라는 사실과 비교하면 평방 센티미터 당 이상, 품질이 약 4 배 향상됩니다.
특히 고품질 탄화 규소 단결정 용액 성장 기술이 적용된 기판의 품질은 세계 최고 수준입니다.
글로벌 실리콘 카바이드 반도체 소자 시장은 22 년 만에 18 억 3 천만 달러를 돌파하며 급증하고 있지만, 실리콘 카바이드 반도체의 핵심 소재 인 기판 소재는 아직 품질 문제로 국산화되지 않아 100 % 수입에 의존하고있다.
이번에 개발 된 고품질 실리콘 카바이드 단결정 기판 제조 기술은 단시간에 국내 실리콘 카바이드 기판 소재의 품질을 향상시킬 수 있으며 아직 상용화를 이루지 못한 국내 전력 반도체 산업 육성에 크게 기여할 것으로 기대된다. 글로벌 시장 점유율을 확대하고 있습니다. .
한국 세라믹 기술 연구원 정성민 박사는“고품질 탄화 규소 단결정 용액 성장 기술은 후발주자인 한국의 기판 시장 진출을 가속화 할 수있는 핵심 소재 원천 기술”이라고 말했다. 대량 생산을하겠습니다.”
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