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고저항 에피탁시 기판을 이용한 반도체 수광 소자 및 이를 제조하는 방법
분야
전자/전기
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고저항 에피탁시 기판을 이용한 반도체 수광 소자 및 이를 제조하는 방법

보유기관 및 연구자 : 한국에너지기술연구원 오준호 박사

개발상태
4/9

기술완성도

TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
특허정보

기술개요

○ 태양광 및 광 다이오드, 메모리/비메모리/전력반도체 등 반도체 산업에 사용되는 다양한 스펙의 실리콘기판의 가스반응을 통한 Direct Gas-to-Wafer 저비용 제조 기술에 관한 것임

- 하나 이상의 단결정 실리콘 박막층을 포함하는 적층구조 박막 제조
- 고저항 에피탁시 기판을 이용한 반도체 수광 소자 제조

기술개발 배경

○ 기존 실리콘 웨이퍼 제작 공정

- 고온 쵸크랄스키법으로 성장한 실리콘 잉곳을 절단 가공하여 생산

- 고온공정비용 및 원재료 절단손실 등의 원가상승 요인 제거의 어려움 존재

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기술의 특장점

○ 결정형 실리콘 기판상 에피택시층을 포함한 적층구조 박막을 플라즈마 증착 형성하여 제조

- 쵸크랄스키법 및 APCVD 대비 현저히 낮은 공정온도(최저 100℃ 가능)의 Direct Gas-to-Wafer 공정 가능

(공정비용 저감으로 인한 상용화 가능성 증대 효과)

- 100㎛ 내외 두께의 적층구조 박막 구현과 고품질 실리콘 기판 제조 가능


○ 모체기판 위에 Dual-Functional 분리층을 PECVD 통해 성장

- 모체기판 소모 없이 다공성 분리층 형성 가능 → 모체기판 반영구적 사용 가능

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비즈니스 아이디어

○ 저저항/고저항/고품질 및 고순도 기판의 Direct Gas-to-Wafer 제조 (반도체산업)

- 저저항 Solar Wafer 제조 : 실리콘 태양전지용 P/N형 웨이퍼

- 고저항 실리콘 Wafer 제조 : 실리콘 광다이오드/방사선센서/Photonics

- 고품질/고순도 실리콘 Wafer 제조 : SOI웨이퍼, 메모리/비메모리반도체/전력반도체 제작

- Heteroepitaxy 기판제조 : GaN on Si, SiC on Si, Si(Ge) on GaN 등 이종소자 integration 구현

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시장동향

○ 세계 반도체 시장은 2021년 4,522억 달러에서 연평균 6.8% 성장률로 2027년에는 약 6,700억 달러에 이를 것으로 전망 

 세계 반도체 웨이퍼 시장은 2021년 170억 달러에서 연평균 4.8% 성장률로 2027년에는 약 225억 달러에 이를 것으로 전망

 최근 코로나19 이후 비대면 흐름이 강해지면서 가전, 자동차, PC 등에 쓰이는 반도체 수요가 증가하였고, 빅데이터, 인공지능(AI), 5G, 모바일, 자율주행, 데이터 센터 반도체 수요도 증가하고 있음

 디지털 혁신 가속화에 따라 전 세계 모든 시장에서 반도체 재료 시장이 뛰어난 성장세를 유지할 것으로 예측됨

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