헤럴드경제 구본혁 기자
입력 2024.02.01. 오전 8:45
“日 95% 전량 수입 의존”…‘산화갈륨 전력반도체’ 국산화 성공
- ETRI, 3kV급 산화갈륨 소재·소자기술 개발
- 소자크기 절반, 성능 10배·가격 경쟁력 20배
본문 발췌 요약:
"한국전자통신연구원(ETRI)은 한국세라믹기술원(KICET)과 함께 국내 최초로 3kV급 산화갈륨 전력반도체 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(모스펫, MOSFET) 소자 기술을 개발했다고 밝혔다.
한국세라믹기술원 전대우 박사 연구팀은 대구경 에피소재 양산기술로 기대되는 금속유기화학기상증착법(MOCVD)을 활용해 고품질 베타 산화갈륨 에피소재 성장기술 국산화에 성공했다. 연구진이 개발에 성공한 산화갈륨 에피소재 기술은 단결정 기판 위에 고품질의 전도성을 갖는 여러 층의 박막을 성장시키는 공정이다. 이 기술은 에피소재의 두께를 나노미터(㎚) 크기에서 마이크로미터(㎛) 단위까지 자유롭게 만들 수 있다.
연구진이 개발에 추가로 성공한 산화갈륨 소자공정 기술은 에피소재 기판 위에 미세 패턴 형성, 저손상 식각, 증착 및 열처리 공정 등을 통해 전력반도체 소자를 제작하는 웨이퍼 스케일 집적화 공정기술이다. ETRI 문재경 박사 연구팀은 해외 상용 에피소재가 아닌 KICET 연구팀에서 직접 개발한 에피소재를 사용해 성능이 더 우수한 3kV급 모스펫(MOSFET) 소자를 개발해 낸 셈이다.
연구진은 이번 산화갈륨 에피소재와 전력반도체 모스펫(MOSFET)소자 기술이 기존 전력반도체보다 제조비용을 1/3~1/5배 수준으로 줄일 수 있다고 설명했다. 또 전력반도체 소자의 성능을 10배 이상 향상시킬 수 있어 기존 전력반도체 대비 소자의 가격 경쟁력까지 20배 이상 높일 수 있다.
이번에 개발한 전력반도체 모스펫(MOSFET) 소자 조각.[ETRI 제공]
전력반도체 소자는 소재·부품·장비 관련 12대 국가전략기술 중 하나다. 통신, 전기차, 태양광 및 풍력발전, 송전, 국방, 우주항공, 양자컴퓨터 등 국가 산업 전반에 쓰이는 핵심 부품이다. 이번 차세대 산화갈륨 전력반도체 소재 및 소자 기술의 국산화는 기술의 자립화 측면에서 매우 큰 의미가 있다. 2023년 일본 야노경제연구소 발표에 따르면, 2030년 전 세계 전력반도체 시장은 약 49조 원 규모, 산화갈륨 시장은 1조 7000억원 규모로 성장할 것으로 예측된다.
문재경 ETRI 박사는 “세계 최초로 수 kV급 산화갈륨 전력반도체 소자를 상용화할 계획”이라고 밝혔다.
전대우(왼쪽) KICET 박사와 문재경 ETRI박사가 개발한 산화갈륨 에피소재와 모스펫(MOSFET) 소자에 관해 논의하고 있다.[ETRI 제공]"
산화갈륨 국산화 관련 영상(2년 전 것임)