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최철종 교수연구팀이 개발한 산화갈륨 전력반도체 신소자. |
연구팀이 개발한 신소자는 저손상 식각기술(표면을 부식시켜 원하는 모양을 만드는 기술)을 이용하여 형성된 도랑(trench) 구조에 P형 반도체 박막을 접합한 구조적 특징을 가지고 있어 기존 평판형 소자와 비교하여 항복전압을 2배 이상 높일 수 있었다.
특히 이번에 개발된 신소자의 누설전류(~5x10-6A/cm2)와 온저항(~5 mΩcm2) 특성은 충분히 사업화 수준에 근접했다는 평가를 받고 있다.
최 교수는 “후속 기술개발로 더욱 높은 전압까지 견딜 수 있는 소자의 구조와 핵심 제조공정을 개발하여 기존의 전력반도체 성능을 능가하는 제품으로 사업화가 가능할 것으로 기대하고 있다”고 말했다.
이번 기술이 획기적인 또 하나의 이유는 산화갈륨 벌크 기판의 대구경화를 통해 1kW급을 넘어 100kW급으로 대전력 스위칭을 제어하는 성능을 갖추면 질화갈륨(GaN)이나 탄화규소(SiC)와 차별화된 응용분야로의 확장성도 기대되기 때문이다.
차세대 반도체 개발 분야에서 게임 체인저가 될 수 있는 이번 기술은 전북대 반도체물성연구소장으로 10여 년 간 국가 R&D 및 인력양성을 주도해 온 최철종 교수가 갖고 있는 연구 경험과 경쟁력이 기반이 됐다.
최 교수는 “이번 성과를 기반으로 산화갈륨 파워반도체 기술수준을 더욱 높여 동작전압 1kV~10kV 대역에서 대전력 반도체를 최초로 상용화하겠다”고 밝혔다.
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