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[IT뉴스]AI 반도체·전기차 성능 갉아먹던 '킬러 결함' 정체 밝혔다[과학을읽다]

온카뱅크관리자

2026-06-21 12:07:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">전기연, SiC 전력반도체 사다리꼴 결함 구조 세계 첫 규명<br>수율 저하 원인 밝혀…고품질 웨이퍼 양산 기반 마련</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="bGrsK78BNt">
          <p contents-hash="128730ff3735ad47ee480542f1159f66c5f966b0f8792164d73fbaf0d958ac01" dmcf-pid="KHmO9z6bN1" dmcf-ptype="general">인공지능(AI) 데이터센터와 전기차의 핵심 부품으로 주목받는 탄화규소(SiC) 전력반도체의 수율을 떨어뜨리는 대표적 '킬러 결함'의 정체가 세계 최초로 밝혀졌다. 반도체 생산 과정에서 발생하는 치명적 불량의 생성 원리가 규명되면서 차세대 전력반도체의 품질과 생산성을 높일 수 있는 기반이 마련됐다는 평가다.</p>
          <div contents-hash="e218070dce64d9eace69638f41d3d8306f147569925278f6f6bb388578702e7c" dmcf-pid="9wJnZW0Ha5" dmcf-ptype="general">
           <p>한국전기연구원(KERI)은 나문경 차세대반도체연구센터 박사팀이 홍순구 충남대 교수팀, 호리바에스텍코리아와 공동으로 SiC 전력반도체 제조 과정에서 발생하는 사다리꼴 결함(TZD·Trapezoidal Defect)의 내부 구조와 발생 원인을 세계 최초로 규명했다고 21일 밝혔다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9f97f70dbc85dd1d04a8a2620a78d6ee520f8a544493cd64de6691b137e169be" dmcf-pid="2riL5YpXkZ" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="SiC 전력반도체 공정에서의 사다리꼴 결함 규명 연구에 활용된 국가 첨단 인프라. (왼쪽 위부터 시계 방향) MiPLATO-SiC(호리바에스텍코리아), 주사투과전자현미경(구미전자정보기술원), 누리온 슈펴컴퓨터(한국과학기술정보원), 싱크로트론가속기(포항가속기연구소). KERI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/21/akn/20260621120344065pmyt.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="qEQMyhZvk3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/21/akn/20260621120344065pmyt.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            SiC 전력반도체 공정에서의 사다리꼴 결함 규명 연구에 활용된 국가 첨단 인프라. (왼쪽 위부터 시계 방향) MiPLATO-SiC(호리바에스텍코리아), 주사투과전자현미경(구미전자정보기술원), 누리온 슈펴컴퓨터(한국과학기술정보원), 싱크로트론가속기(포항가속기연구소). KERI 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="ef6bab819fd429642e10d98e7addfd6f32d39f05f9d7498068e14eb194666430" dmcf-pid="Vmno1GUZkX" dmcf-ptype="general">SiC 전력반도체는 기존 실리콘 전력반도체보다 높은 전압과 고온 환경을 견딜 수 있어 전기차와 재생에너지, AI 데이터센터 등에 필수적인 차세대 반도체로 꼽힌다.</p>
          <p contents-hash="368a92a636eaf7f1e3907e7d1cf58aa9f2e2395112d25db331d02ae126e7be4a" dmcf-pid="fsLgtHu5kH" dmcf-ptype="general">하지만 제조 과정에서 발생하는 결정 구조 결함은 수율을 크게 떨어뜨리는 요인으로 지목돼 왔다. 특히 길이가 약 1㎜에 달하는 사다리꼴 결함은 전류 흐름을 방해하고 칩을 손상시키는 대표적인 '킬러 결함'으로 알려져 있었지만, 정확한 구조와 생성 과정은 규명되지 못했다.</p>
          <p contents-hash="f858cc67c213145a91bdce1f23b80cb147c8fc2c4df1f63dae59783531451b8f" dmcf-pid="4OoaFX71jG" dmcf-ptype="general"><strong><strong><strong>국가 첨단 인프라 총동원해 원인 추적</strong></strong></strong></p>
          <p contents-hash="7bd25f79629bdab8073551d367429030b8e8598300c7ff12ee3bcac4ce67ecd2" dmcf-pid="8IgN3ZztNY" dmcf-ptype="general">연구팀은 사다리꼴 결함 내부에 나타나는 특이한 줄무늬 구조에 주목했다. 광발광 매핑, 스펙트럼 분석, 원자 단위 해석, 밀도범함수이론(DFT) 계산 등 8가지 분석 기법을 융합해 결함 구조를 정밀 분석했다.</p>
          <p contents-hash="0e9f9f59b8816cb0ffe9be1651d8999b7b55f764a754f2ca411067f0318cf377" dmcf-pid="6Caj05qFNW" dmcf-ptype="general">또 구미전자정보기술원의 고분해능 주사투과전자현미경(HR-STEM), 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 누리온 슈퍼컴퓨터, 포항방사광가속기 등 국가 첨단 연구 인프라를 활용해 1년 넘게 연구를 진행했다.</p>
          <div contents-hash="6c6fdb036cfd2dac9f941c952086a1f11cfcacfd257db6edb38b13aaa577926a" dmcf-pid="PhNAp1B3oy" dmcf-ptype="general">
           <p>그 결과 연구팀은 사다리꼴 결함 내부에 최대 32개 층에 달하는 복합 결함 구조가 존재한다는 사실을 확인했다. 또한 결함이 반도체 제조 과정에서 에피층을 따라 계속 전파되고 스스로 형태를 바꾸며 확장된다는 점도 밝혀냈다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="68ae720dcf324155183365822e46a5d893e6aa6f4c822094656769d13579d2fd" dmcf-pid="QljcUtb0oT" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="KERI 연구 결과가 SiC 전문 국제 학술대회인 ICSCRM 2025에 소개됐다. KERI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/21/akn/20260621120345491iuvf.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="Bmno1GUZkF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/21/akn/20260621120345491iuvf.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            KERI 연구 결과가 SiC 전문 국제 학술대회인 ICSCRM 2025에 소개됐다. KERI 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="550e9fc16f8afac505b4e4241488b02a1a7f6a5809c44db8552c746159a414fe" dmcf-pid="xSAkuFKpjv" dmcf-ptype="general">이번 연구는 SiC 전력반도체 생산 과정에서 결함을 제어하고 무결점 웨이퍼 양산 기술을 확보하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="c7b87d849cc51cbbcce3bf77553adcc8abc8afbbaa24694234583dfef2b95e01" dmcf-pid="y6U7cgmjjS" dmcf-ptype="general">나문경 KERI 박사는 "전력반도체 성능을 저하시켜 온 거대 사다리꼴 결함의 복잡한 내부 구조와 진화 과정을 원자 단위에서 세계 최초로 규명했다"며 "고품질 SiC 전력반도체 양산을 위한 기술적 기반이 될 것"이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="27d0873526e31631da456be986ece37453aacca06e728f0424e00c98db2c83f5" dmcf-pid="WPuzkasAgl" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 금속·무기재료 분야 최고 권위 학술지인 '악타 머티리얼리아(Acta Materialia)'에 게재됐다. 통상 4개월 이상 걸리는 심사 과정을 거쳐야 하는 학술지임에도 투고 후 2개월 만에 게재 승인을 받으며 연구 성과의 중요성을 인정받았다.</p>
          <p contents-hash="d493a79108291f628cdd642da5af1a98ffa7f03a56da1e30d6c1ea67fe377f09" dmcf-pid="YQ7qENOcAh" dmcf-ptype="general">김종화 기자 justin@asiae.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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