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고순도 SiC 소재의 필요성

작성자: greenthermo

조회: 2542 등록일: 2021-07-12

지난 2019년 7월 일본의 수출규제로 촉발된 소재, 부품, 장비의 국산화 개발프로젝트(소부장과제)를 시점으로  개인적으로 SiC 소재에 대한 관심을 갖게 되었다. 당시 일본의 Komatsu사가 반도체 Wet 공정에 적용되는 Chemical Liquid 온도제어를 담당하는 Chemical Circulator를 국내 반도체 시장에 20년 넘는 기간 독점하며 얼마나 많은 이익을 가져갔는 지를 구체적으로 알게 되었다. 일본의 K사 제품을 분석하면서 국내 소재기술의 한계점을 인식하게 되었다.  일본 제품은 Chemical이 접촉하여 온도를 변환하는 열교환기의 표면에 고순도 SiC를 적용하고 있었다.  고순도의 SiC를 AL합금에 본딩하여 구성된 열교환기를 사용하고 있었으며, 이는 다양한 Chemical에 대한 내식성을  확보하며, 열전달을 수행하기 위한 가장 훌륭한 소재였기 때문이었다.  국내에서 고순도 SiC를 수급할 수 있었다면 나에게 국산화 과정은 어려운 일이 아니였다. 열전소자를 응용한 온도제어 기술에 있어서는 이미 일본의 기술을 넘어섰다고 생각하고 있었기 때문이다. 국내에서 고순도 SiC 소재의 수급 및 검증에 대한 불확실성과 어려움을 디자인으로 극복해야 했다. Chemical의 내식성이 검증된 PFA 소재를 적용하여 온도제어 성능을 만족시키는 방향으로 개발의 목표를 설정하고  국산화 개발을 추진하여 완성하게 되었다.  Wet 공정에서 중요한 불순물의 억제를 위해서 PFA 소재를 열교환 소재로 사용하여 제품개발이 완료되었다.  다만 온도제어 성능에 있어서는 불리한 점을 극복해야 한다. 열전도도가 현저하게 차이가 나기 때문이다.  그러므로 온도제어 알고리즘을 개발하는데 상당한 시간이 소요되는 단점을 갖는다. 개발자로써 국내의 고순도 SiC 소재의 개발현황에 관심을 갖게 되는 계기가 되었던 것이다.  초고순도
SiC 소재는
국가 기간산업인 반도체/디스플레이
/ IT산업 뿐만
아니라 하이브리드/전기자동차, 태양광발전, 스마트그리드
등 친환경 녹색산업에서 요구되는 핵심소재로써 향후 반도체 및 LED산업의 대구경화, 선폭 미세화, 고효율화를
위한 혁신적인 공정의 도입이 예상되며 그에 따라 특성이 뛰어난 초고순도 SiC 소재 사용이 급격히 증가 할 것으로 기대된다. 또한
에너지 반도체소자용 기판재료로서 초고순도 SiC 재료는
뛰어난 물성으로 향 후 친환경자동차,
신재생에너지
소자용 컨버터로
SiC 반도체
사용이 확대되어 신규 시장형성이 가속화될 것으로 예상된다.
이에 따라
미국에서는 2005년부터 DoD(Department
of Defense)에서 Dow
Corning에 Fund를
제공하여 SiC 원료 및 에피소재 개발을
추진 중이며, 일본도 2010년부터 도요타, 미쯔비시, 히타치기업 연합이
연90억엔
규모의 프로젝트를 통해 고효율 SiC 기반
인버터 개발을 추진 중에 있다.
해외
선진국의 이와 같은 기술개발투자에 대응하기 위하여 국내에서는 지난 2010년 9월부터 지식경제부에서 WPM 사업을
통해 2018년까지 7N(99.99999%)급
초고순도 SiC 분말부터, 반도체공정용
SiC 소재, SiC 기판 및 에피웨이퍼를 개발하기
위한 연구Project를
지원하고 있는데, 이 는
매우 적절한 조치로 판단되며 기술개발 성공을 통해 세계시장을 선점 할 수 있도록 국가적인 차원에서 지속적으로 지원해야 할 것으로 사료된다. <img src="/wysiwyg/PEG/se2_16260539143238.png" style="max-width:100%; height:auto;"> 외국의 기술개발 상황과 국내 기술개발 추진 현황  <img src="/wysiwyg/PEG/se2_16260540178206.png" style="max-width:100%; height:auto;">

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