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[IT뉴스]“레이저 한 번 쐈더니” 복잡한 반도체 공정…시간·비용 확 줄였다

온카뱅크관리자

2025-10-21 11:27:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- DGIST 권혁준 교수팀, 레이저 기반 산화-도핑 통합 공정</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="7oXZVgKpYP">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c0cc1c4eef8ef18d3039d5f25622bba03d832a7b3a9d6697aa515ac007c00bcd" dmcf-pid="zgZ5fa9U16" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="권혁준(오른쪽 위부터 시계방향) 교수, 김준일·양규원 석박사통합과정생.[DGIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/ned/20251021112203471mciv.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="URogSUCEtx" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/ned/20251021112203471mciv.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            권혁준(오른쪽 위부터 시계방향) 교수, 김준일·양규원 석박사통합과정생.[DGIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="39ff8e79e2d7ceb75cab7efa5316cbc75902f45efa460e1435fd025e8e2f6801" dmcf-pid="qa514N2u58" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] DGIST(대구경북과학기술원) 전기전자컴퓨터공학과 권혁준 교수 연구팀이 단 한 번의 레이저 공정만으로 반도체의 전도 특성을 전환하는 신개념 기술을 개발했다. 연구팀은 기존 전자 중심으로만 작동하던 산화티타늄(TiO₂) 을 정공(hole) 중심의 p형 반도체로 바꾸는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 ‘LODI(Laser-Induced Oxidation and Doping Integration)’ 기술은 단 한 번의 레이저 조사만으로 산화와 도핑을 동시에 구현할 수 있어, 기존 복잡한 공정을 획기적으로 간소화할 수 있는 새로운 전환 기술로 주목받고 있다.</p>
          <p contents-hash="5010f6c9b3ba9fdc417503e37ddf8e6cf314e528338033a0e76937cf8d1800d1" dmcf-pid="BJWYbiztt4" dmcf-ptype="general">반도체는 전류를 이동시키는 주된 입자에 따라 두 종류로 나뉜다. n형 반도체는 음전하를 띤 전자(e⁻) 가 이동하며 전류를 전달하고, p형 반도체는 전자의 빈자리인 정공(h) 이 이동해 전류를 흐르게 한다. 스마트폰, 컴퓨터 등 대부분의 전자기기는 이 두 가지 성질을 모두 활용하는 CMOS 회로로 작동한다. 따라서 n형과 p형이 모두 구현되어야 효율적인 회로 설계가 가능하다.</p>
          <p contents-hash="6896d190aa43fefdd81f0fa57018db9ef0d1bb7f1b7c2530063a9415360b49b7" dmcf-pid="biYGKnqFtf" dmcf-ptype="general">산화티타늄(TiO₂)은 독성이 없고, 자원이 풍부하며, 열·화학적 안정성이 뛰어나 ‘이상적인 반도체 소재’로 꼽혀왔다. 그러나 결정 구조가 매우 안정적이라 정공의 이동이 제한되다 보니, 전자(e⁻) 만 전달되는 n형 반도체로만 작동했다. 즉, 성능과 안정성은 우수하지만 ‘회로의 절반’만 활용할 수 있는 재료였던 것이다.</p>
          <p contents-hash="6b4aa0f179c53d295b9eeb0ff48029c2a8b89e6ec976ddb09e2a90aa950f246a" dmcf-pid="KnGH9LB3GV" dmcf-ptype="general">연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 ‘LODI(Laser-Induced Oxidation and Doping Integration)’ 기술을 개발했다. 이 기술은 레이저 한 번으로 산화(oxidation)와 도핑(doping)을 동시에 수행하는 통합 공정으로, 복잡한 반도체 제조 과정을 단일 단계로 단축한다. 얇은 티타늄(Ti) 금속 박막 위에 알루미늄 산화막(Al₂O₃) 을 덮고 레이저를 수 초간 조사하면, 티타늄이 산소와 결합해 산화티타늄(TiO₂) 으로 변하면서 알루미늄 이온이 내부로 확산된다. 이 과정에서 전자의 균형이 깨지며 정공(hole) 이 생기고, 결과적으로 전자 대신 정공이 전류를 전달하는 p형 반도체가 형성된다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="7c1ef8f7b087f0fd2e085f1cc4ed75d4c15b69cea6ce8acedcff548e03e244c9" dmcf-pid="9LHX2ob012" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구성과가 게재된 국제학술지 ‘스몰’ 10월호 표지.[DGIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/ned/20251021112203757ptow.png" data-org-width="571" dmcf-mid="urDwZ2GhGQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/ned/20251021112203757ptow.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구성과가 게재된 국제학술지 ‘스몰’ 10월호 표지.[DGIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="15e7837f2d4bd9198ebe4a66789bcc85503614d55f9098c6952520a227cc4ba4" dmcf-pid="2oXZVgKp59" dmcf-ptype="general">기존에는 산화티타늄 반도체를 p형으로 전환하기 위해, 고온 열처리와 진공 이온 주입 등 수십 시간에 걸친 복잡한 공정이 필요했다. 또한 고가의 장비와 고진공 환경을 요구해 상용화에 제약이 많았다. 반면 LODI 기술은 레이저 한 번, 수 초 만에 동일한 효과를 구현할 수 있으며, 산화·도핑·패터닝이 동시에 가능해 공정 시간과 비용을 획기적으로 줄이는 차세대 반도체 제조 기술이 될 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="ef279c2d40694fdcb8969e7b8c41bff620f0c3c4a7129697b94340164253165b" dmcf-pid="VgZ5fa9UXK" dmcf-ptype="general">권혁준 교수는 “이번 연구는 n형 위주로 활용했던 산화티타늄 반도체를 p형으로 전환하면서도, 기존의 복잡한 공정을 단일 레이저 공정으로 압축했다는 점에서 중요한 의미를 갖는다”며 “이는 산화물 반도체의 전도 유형을 정밀하게 제어할 수 있는 원천기술로서, 차세대 고집적·고신뢰성 소자 구현의 기반이 될 것”이라고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="5a0f480960bebd41b1a66b27c65b99726c9ca2da619abe74e89bbc73f2aa6811" dmcf-pid="fa514N2uHb" dmcf-ptype="general">이번 연구성과는 국제학술지 ‘스몰(Small)’ 표지 논문(Front Cover)으로 정식 출판됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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