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“日 의존도 낮춘다”…韓 연구진, SiC 반도체 장비 국산화

디지털데일리 발행일 2023-08-08 15:29:50
김도현 기자

화합물 반도체 가공 설비 개발…수입산 대비 20% 저렴

[사진=한국기계연구원]
[사진=한국기계연구원]

[디지털데일리 김도현 기자] 국내 연구진이 차세대 반도체로 꼽히는 실리콘카바이드(SiC) 제품을 가공할 수 있는 장비를 개발했다. 일본, 스위스 등 외산 의존도가 높았던 만큼 SiC 시장 내재화 차원에서 의미가 있다.

8일 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(기계연)은 광응용장비연구실의 안상훈 책임연구원 연구팀은 가공이 어려운 고강도 물질을 자유롭게 가공할 수 있는 레이저·워터젯 융합가공기 개발에 성공했다고 발표했다. 참고로 워터젯은 물을 높은 압력으로 분출해 다양한 소재를 정밀 가공하는 설비다.

SiC는 기존 실리콘(Si) 대비 경도, 전력 효율 등이 뛰어난 것으로 평가받는다. 이에 전기차, 자율주행차 등에 탑재되는 차량용 반도체로 활용이 확산하는 추세다. 다만 그동안 SiC는 가공이 까다로워 국내 업체들은 해외 레이저·워터젯에 의존했다.

연구팀은 200와트(W)급 그린 나노초 레이저를 국내 최초로 개발했고 제품 가공 시 외산 대비 9배 긴 시간 동안 가공 위치를 정밀하게 유지할 수 있는 안정적인 광학 시스템도 확보한 것으로 전해진다.

[사진=한국기계연구원]
[사진=한국기계연구원]

아울러 고압 펌프를 통해 만들어진 고압수를 워터젯 노즐에 통과해 가공 장치 내부에 50밀리미터(㎜) 이상 길이로 층류를 형성한 뒤 레이저 빔을 층류 내부 한군데로 모아 워터젯 물줄기를 따라 레이저로 제품을 가공할 수 있도록 장비를 설계했다.

기존 레이저 가공 장비는 반도체 웨이퍼를 분할 할 때 사용되는 나노초 레이저 가공 장비는 가공 속도가 빠르나 정밀한 가공이 어렵다. 디스플레이 유리를 절단할 때 사용되는 극초단 레이저 가공 장비는 정밀한 가공이 가능하나 가공 속도가 느리다는 단점이 있다.

이번에 개발한 레이저·워터젯 융합가공기는 빠른 속도로 정밀 가공하는 것은 물론 기존 레이저 가공 과정에서 발생했던 다량의 미세먼지와 연기 등을 워터젯을 통해 배출할 수 있는 것이 특징이다. 해당 장비는 수입 융합가공기 대비 20% 저렴하다는 장점도 있다.

안상훈 책임연구원은 “국내 최초로 레이저 융합 가공기 개발에 성공해 우리나라 미래 반도체 장비 산업 기술 경쟁력 강화에 기여할 수 있게 돼 기쁘다”며 “이번 성과로 차량용 반도체 산업 경쟁력을 확보할 수 있을 것”이라고 강조했다.

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