DB하이텍, 세계 최초 차세대 전력반도체 소재 신뢰성 검증

DB하이텍은 8인치 웨이퍼 기반 1200V 실리콘카바이드(SiC) 금속산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 공정의 신뢰성 검증을 완료했다고 9일 밝혔다. 내년 양산을 목표로 8인치 SiC 파운드리 사업을 본격화한다는 계획이다.

SiC는 기존 실리콘(Si) 대비 고온·고전압 환경에서 우수한 특성을 갖춰 전기차, 신재생에너지, 산업용 전력기기 등에 활용되는 차세대 전력반도체 소재다. 이번에 검증을 마친 SiC MOSFET은 MOSFET을 실리콘 대신 SiC 소재로 만든 것으로, 전기차 인버터나 전력 변환 장치처럼 고전압·고온 환경에서 전류를 제어하는 데 특히 강한 특성을 가진 전력반도체다.

현재 SiC 시장은 6인치 웨이퍼가 주류를 이루고 있으나, 생산효율과 원가경쟁력을 높이기 위해 글로벌 주요 업체를 중심으로 8인치 전환이 진행되고 있다. DB하이텍은 이런 시장 변화에 대응해 8인치 SiC 공정 기술 개발과 파운드리 서비스 구축을 추진해왔다고 설명했다.

DB하이텍은 세계 최초로 8인치 1200V SiC 파운드리 일괄공정을 구축했다고 밝혔다. 이를 통해 설계부터 제조, 특성평가, 신뢰성 검증까지 지원하는 파운드리 서비스 체계를 갖췄다는 설명이다.
DB하이텍은 자체 개발한 1세대와 2세대 1200V SiC MOSFET PDK(공정설계키트·Process Design Kit)를 고객에 제공하고 있으며, 오는 11월에는 3세대 PDK도 출시할 예정이다. PDK는 반도체 설계 시 필요한 공정 정보를 담은 도구로, 고객사는 이를 활용해 초기 개발 부담을 줄이고 시제품 제작 기간을 단축할 수 있다. DB하이텍은 PDK 제공을 통해 고객의 제품 개발 기간을 1년 이상 단축할 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다.

PDK로 제공되는 2세대 공정은 게이트 전압(Vgs(on)) 18V 조건에서 비저항(Rsp) 2.5mΩ·cm² 이하, 문턱전압(Vth) 3V 이상의 전기적 특성을 구현했으며 신뢰성 검증도 마쳤다. 비저항이 낮을수록 소자에 전류가 흐를 때 발생하는 손실이 줄어 전력 효율이 높아지고, 문턱전압이 높을수록 오작동을 방지하는 잡음 내성이 강해진다는 설명이다.

오는 11월 공개 예정인 3세대 공정은 같은 게이트 전압 18V 조건에서 비저항 2.3mΩ·cm² 이하를 구현하고, 단락안전 동작 영역(SCSOA·Short Circuit Safe Operating Area, 단락 발생 시 전력반도체가 손상 없이 견딜 수 있는 동작 범위)에서 단락 견딤 시간(SCWT·Short Circuit Withstand Time, 단락 발생 시 손상 없이 견딜 수 있는 시간) 2.5μs(마이크로초) 이상을 확보하는 것을 목표로 하고 있다. DB하이텍은 검증 완료 후 고객사에 3세대 PDK를 제공할 계획이다.

DB하이텍은 올해 3분기 중 그동안 협업해온 파운드리 고객을 대상으로 우선 출시와 공정 준비를 완료하고, 내년 2분기부터는 모든 고객에 서비스를 제공할 예정이라고 밝혔다.

DB하이텍 관계자는 "이번 신뢰성 검증 완료가 세계 최초로 8인치 SiC 파운드리 서비스를 위한 핵심 공정 기술과 양산 기반을 확보했다는 데 의미가 있다"며 "내년 8인치 SiC 양산을 준비해 차세대 전력반도체 파운드리 시장에서 경쟁력을 확대해 나갈 계획"이라고 설명했다.

유덕규 글로벌이코노믹 기자 udeok@g-enews.com