DGIST 장경인 교수팀
반도체·소자 제작 새 전사인쇄 공법
안정적인 고정밀 소자 제작 가능
반도체·소자 제작 새 전사인쇄 공법
안정적인 고정밀 소자 제작 가능
대구경북과학기술원(DGIST)은 장경인 교수팀이 한국뇌연구원 라종철 교수팀, 한국생산기술연구원 금호현 박사팀과 공동으로 반도체 및 소자 제작을 위한 새로운 전사인쇄(轉寫印刷) 공법을 최초 개발했다고 12일 밝혔다.
DGIST에 따르면 전사인쇄는 서로 다른 기판에서 제작된 소자들을 새로운 기판으로 옮겨 통합시키는 반도체 제작의 필수 공정이다. 복잡한 전자 소자 제작 시 광범위하게 사용된다.
장경인 교수 연구팀은 인접한 두 물질이 온도 상승에 따른 부피 변화 값의 차이를 나타내는 열팽창 계수를 이용해, 소자를 안정적이고 신속히 기판에서 분리하는 새로운 건식 전사인쇄 공법을 개발했다. 연구팀은 열팽창 계수 차이가 큰 금(Au)과 규소(Si) 또는 구리(Cu)와 규소(Si)를 얇은 박막 형태로 서로 겹치게 제작했다. 이들을 높은 온도로 가열함에 따라 두 물질 사이 경계 면에 강한 힘이 집중되며 균열이 발생했고, 이를 통해 소자를 기판에서 분리시키는 데 성공했다.
연구팀은 물리적 모델링과 시뮬레이션을 통해 무선 통신 시스템부터 복잡한 구조인 심혈관 센서, 가스 센서, 광유전학 소자 등에 광범위하게 적용될 수 있음을 추가로 입증했다. 기존의 습식 전사인쇄 방식에 비해 1만배 이상 소모 시간이 단축되고 정밀한 전사 인쇄가 가능한 것이 장점이다.
장경인 DGIST 로봇공학전공 교수는 “기존의 습식 전사인쇄 기술로는 불가능했던 바이오센서나 반도체 소자 제작처럼 정밀하고 대량 생산이 필요한 산업에 적용 가능하며, 연구실 단위의 소규모 시설에서도 빠르고 안정적인 고정밀 소자 제작이 가능하다”며 “앞으로 더 많은 분야에서 적용될 수 있도록 해당 기술을 더욱 발전시키겠다”고 말했다.
이번 연구에는 DGIST 로봇공학전공 하정대 석박사통합과정생이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 사이언스의 자매지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 7월 9일자 온라인에 게재됐다. 이 연구는 한국연구재단 신진 연구자 지원사업과 나노소재 원천기술 개발사업, 바이오의료기술 개발사업, 휴먼플러스융합연구개발 챌린지 시범사업으로 수행됐다. 강나리기자 nnal2@idaegu.co.kr
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