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[IT뉴스]한국전기연구원, 15년 만에 SiC 반도체 결함 판별 오류 규명

온카뱅크관리자

2026-10-25 13:47:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 상용 웨이퍼 207장·결함 데이터 10만여개 분석 SiC 적층결함 발광파장 424㎚ 아닌 459㎚ 확인 산학연 공동 연구 성과… 국제 학술지에 게재도 
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 한국전기연구원(KERI) 상징. KERI 제공
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 국내 연구진이 전력반도체 내부 결함을 판별하는 국제기준의 오류를 약 15년 만에 밝혀냈다. 결함의 발광 파장을 기존 기준과 다르게 규명한 것으로, 반도체 소재의 품질검사 정확도를 높이는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 
 한국전기연구원(KERI)은 차세대반도체연구센터 나문경 박사팀이 충남대 홍순구 교수팀, 호리바에스텍코리아, SK실트론 등과 공동연구를 통해 탄화규소(SiC) 전력반도체의 특정 결함에서 나타나는 발광 파장을 새롭게 확인했다고 25일 밝혔다. 
 연구팀이 확인한 결함은 원자 배열이 층층이 쌓이는 과정에서 어긋나 발생하는 ‘적층 결함’ 가운데 ‘(4,1) 프랭크형 적층 결함’이다. 국제전기기술위원회(IEC) 기준에는 이 결함의 발광 파장이 약 15년간 424㎚로 기재돼 왔지만, 연구팀의 분석 결과 실제 파장은 459㎚인 것으로 나타났다. 
 연구팀은 상용 웨이퍼 207장에 포함된 결함 데이터 10만여개를 분석해 해당 결함이 주요 품질관리 대상임을 확인했다. 이어 광발광(PL) 검사로 결함 위치를 찾아내고, 해당 부분을 나노미터 단위로 정밀하게 잘라 원자 배열을 직접 관찰했다. 
 검증에는 원자분해능 주사투과전자현미경(HAADF HR-STEM) 분석과 슈퍼컴퓨터를 이용한 밀도범함수이론(DFT) 계산이 동원됐다. 연구팀은 머리카락보다 훨씬 얇은 나노 시편 176개를 직접 제작해 관찰하고, 이론 계산 결과와 대조해 분석의 신뢰성을 확인했다. 
 SiC 전력반도체는 높은 온도와 압력을 견디면서 전류의 방향과 전력 변환을 제어하는 부품이다. 전기차와 신재생에너지 설비 등 고전압·고열 환경에서 작동하는 산업 분야에 쓰인다. 
 반도체 제조 과정에서 적층 결함이 발생하면 성능이 저하될 수 있어 정확한 검사가 중요하다. 광발광 검사는 웨이퍼에 빛을 쏜 뒤 결함에서 방출되는 빛의 파장을 분석해 불량 여부를 확인하는 방식이다. 
 이번 연구 결과는 금속·무기재료 분야 국제 학술지 ‘악타 머티리얼리아(Acta Materialia)’에 게재됐다. 해당 학술지는 JCR 기준 상위 5% 이내에 해당한다. 
 나문경 박사는 이번 연구를 포함한 일련의 성과를 인정받아 일본 분석·계측 전문기업 호리바(HORIBA)가 주관하는 ‘마사오 호리바 어워즈(Masao Horiba Awards)’의 우수 언급(Honorable Mention) 대상자로 선정됐다. 
 나 박사는 “결함 판별 기준의 오류를 바로잡았다는 데 의미가 크다”며 “앞으로도 국내 전력반도체 산업의 품질 경쟁력을 높이기 위해 노력하겠다”고 말했다. 
 김민 기자 kimmin@kyeonggi.com 
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