The Magazine of the IEIE 2015년도 임원 및 각 위원회 위원 2015년도 회비납부 안내 1. 회비의 납부 및 유효기간 2015년도 회원 연회비는 2014년과 동일함을 알려드리며, 2015년도 회비는 2014년 12월부터 2015년 2월까지 납부하도

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1 제 4 2 권 제 1 호 ( ) 년 1 월 도체소ISSN 제42권 1호 The Magazine of the IEIE 반도체소자제조기술동향 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 CMOS Image Sensor(CIS) 제작기술동향 고효율 Solar Cell 기술개발동향 최신반도체공정기술향자제조기술동대한전자공학회반2015 년 1 월호 vol.42. no.1 SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황

2 The Magazine of the IEIE 2015년도 임원 및 각 위원회 위원 2015년도 회비납부 안내 1. 회비의 납부 및 유효기간 2015년도 회원 연회비는 2014년과 동일함을 알려드리며, 2015년도 회비는 2014년 12월부터 2015년 2월까지 납부하도록 되어 있습니다. 따라서 아직 2015년도 회비를 납부하지 않으신 회원님께서는 속히 납부하여 주시기 바라며, 연회비의 유효기간은 회비를 납부한 당해년도에 한합니다. 평생회원님 및 이미 회비를 납부해주신 회원님께서는 학회에서 정리관계로 시차가 있을 수 있으므로 양지하시고 이 항목은 무시하여 주십시요. 2015년도 회원 연회비는 다음과 같습니다. 정 회 원 70,000원(입회비 10,000원) 학생회원 30,000원(입회비 면제) 평생회원 700,000원(학회 홈페이지 평생회비 할인 제도 안내 참조) 회장 박병국 (서울대학교 교수) 2. 논문지(eBook) 제공 학회지와 논문지(국.영문)가 ebook으로 발간되어 학회 홈페이지( 통해 제공되고 있습니다. 다만 간행물을 우편으로 받기 원하시는 회원께서는 학회로 신청하여 주시기 바랍니다. 수석부회장 구용서 고문 구원모 고문 김경원 고문 김흥남 고문 백만기 고문 신종균 고문 양웅철 (단국대학교 교수) (전자신문사 대표이사) (전자부품연구원 원장) (한국전자통신연구원 원장) (김&장법률사무소 변리사) (삼성전자 사장) (현대자동차 부회장) 3. 회비의 납부방법 신용카드(홈페이지 전자결재) 및 계좌이체(한국씨티은행, )를 이용하여 학회 연회비, 심사비 및 논문게재료 등을 납부하여 주시기 바랍니다. 4. 석.박사 신입생 및 재학생 다년 학생회원 가입 및 회비 할인 제도 안내 고문 이기섭 고문 이재욱 고문 이희국 고문 천경준 감사 이필중 감사 황승구 부회장 박현욱 (산업기술평가관리원 원장) (노키아티엠씨 명예회장) (LG그룹기술협의회 사장) (씨젠 회장) (포항공과대학교 교수) (한국전자통신연구원 소장) (KAIST 교수) 우리 학회에서는 석ㆍ박사 신입생 및 재학생을 위하여 다년 학생회원 가입 제도 및 회비 할인 제도를 마련하였습니다. 한 번의 회원가입으로 졸업 및 수료 때까지 학회 활동에 참여하실 수 있는 기회가 되시기 바라며 회비 할인 혜택까지 받으시길 바랍니다. 가입 대상 및 할인 혜택 - 가입 대상 : 2015년 석ㆍ박사 신입생 및 재학생 - 할인 내용 : 2년 60,000원(1년 / 30,000원) 2년 50,000원(16.7% 할인) 5. 문의처 부회장 박홍준 부회장 백준기 부회장 안승권 부회장 홍대식 산업체부회장 김창용 (포항공과대학교 교수) (중앙대학교 교수) (LG전자 사장) (연세대학교 교수) (삼성전자 부사장) 산업체부회장 박성욱 소사이어티 회장 안현식 (SK하이닉스 사장) (동명대학교 교수) 대한전자공학회 사무국 이안순 부장(회원담당) ( (내선 2번)) / ieie@theieie.org

3 소사이어티회장오상록 ( 한국과학기술연구원분원장 ) 소사이어티회장원영진 ( 부천대학교교수 ) 소사이어티회장이재진 ( 숭실대학교교수 ) 소사이어티회장전병우 ( 성균관대학교교수 ) 소사이어티회장전영현 ( 삼성전자사장 ) 협동부회장곽우영 ( 현대자동차부사장 ) 협동부회장김경수 ( 만도사장 ) 협동부회장김기호 ( 삼성전자부사장 ) 협동부회장김달수 (TLI 대표이사 ) 협동부회장김부균 ( 숭실대학교교수 ) 협동부회장김상태 ( 한국산업기술평가관리원단장 ) 협동부회장김수원 ( 고려대학교교수 ) 협동부회장김종대 ( 한국전자통신연구원소장 ) 협동부회장김철동 ( 세원텔레텍대표이사 ) 협동부회장남상엽 ( 국제대학교교수 ) 협동부회장박찬구 (LS 파워세미텍대표이사 ) 협동부회장박형무 ( 동국대학교교수 ) 협동부회장서승우 ( 서울대학교교수 ) 협동부회장송문섭 ( 엠세븐시스템사장 ) 협동부회장여상덕 (LG 디스플레이사장 ) 협동부회장유현규 ( 한국전자통신연구원박사 ) 협동부회장유회준 (KAIST 교수 ) 협동부회장윤기방 ( 인천대학교교수 ) 협동부회장이상홍 ( 정보통신기술진흥센터센터장 ) 협동부회장이상회 ( 동서울대학교교수 ) 협동부회장이원석 ( 동양미래대학교교수 ) 협동부회장이재훈 ( 유정시스템사장 ) 협동부회장임차식 ( 한국정보통신기술협회회장 ) 협동부회장장태규 ( 중앙대학교교수 ) 협동부회장전성호 ( 삼성전기부사장 ) 협동부회장정준 ( 쏠리드대표이사 ) 협동부회장정진용 ( 인하대학교교수 ) 협동부회장정항근 ( 전북대학교교수 ) 협동부회장조민호 ( 고려대학교교수 ) 협동부회장조상복 ( 울산대학교교수 ) 협동부회장진수춘 ( 한백전자대표이사 ) 협동부회장최길천 ( 한능전자회장 ) 협동부회장최승원 ( 한양대학교교수 ) 협동부회장한대근 ( 실리콘웍스대표이사 ) 협동부회장허염 ( 실리콘마이터스대표이사 ) 협동부회장허영 ( 한국전기연구원본부장 ) 협동부회장호요성 ( 광주과학기술원교수 )

4 The Magazine of the IEIE 상임이사공준진 ( 삼성전자마스터 ) 상임이사김선욱 ( 고려대학교교수 ) 상임이사김수환 ( 서울대학교교수 ) 상임이사박종일 ( 한양대학교교수 ) 상임이사백광현 ( 중앙대학교교수 ) 상임이사엄낙웅 ( 한국전자통신연구원부장 ) 상임이사유창동 (KAIST 교수 ) 상임이사이상윤 ( 연세대학교교수 ) 상임이사이재성 ( 고려대학교교수 ) 상임이사이충용 ( 연세대학교교수 ) 상임이사이혁재 ( 서울대학교교수 ) 상임이사이흥노 ( 광주과학기술원교수 ) 상임이사임혜숙 ( 이화여자대학교교수 ) 상임이사최천원 ( 단국대학교교수 ) 상임이사한동석 ( 경북대학교교수 ) 산업체이사고요환 ( 매그나칩반도체전무 ) 산업체이사김보은 ( 라온텍사장 ) 산업체이사김진선 (SK 이노베이션전무 ) 산업체이사김태진 ( 더즈텍사장 ) 산업체이사김현수 ( 삼성전자상무 ) 산업체이사민경오 (LG 전자부사장 ) 산업체이사박동일 ( 현대자동차상무 ) 산업체이사송창현 ( 네이버이사 ) 산업체이사오의열 (LG 디스플레이연구위원 ) 산업체이사유상동 (SK 하이닉스상무 ) 산업체이사윤영권 ( 삼성전자마스터 ) 산업체이사정한욱 (KT 상무 ) 산업체이사조영민 ( 스카이크로스코리아사장 ) 산업체이사조재문 ( 삼성전자전무 ) 산업체이사차종범 ( 구미전자정보기술원원장 ) 산업체이사최승종 (LG 전자전무 ) 산업체이사최정아 ( 삼성전자전무 ) 산업체이사최진성 (SKT 전무 ) 산업체이사함철희 ( 삼성전자마스터 ) 산업체이사홍국태 (LG 전자연구위원 ) 이사강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) 이사권종기 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 이사권호열 ( 강원대학교교수 ) 이사김훈 ( 인천대학교교수 ) 이사김동식 ( 인하공업전문대학교수 ) 이사김문철 (KAIST 교수 ) 이사김용석 ( 성균관대학교교수 )

5 이사김원종 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 이사김재현 ( 아주대학교교수 ) 이사김정호 ( 이화여자대학교교수 ) 이사김종옥 ( 고려대학교교수 ) 이사김창수 ( 고려대학교교수 ) 이사김창익 (KAIST 교수 ) 이사김회린 (KAIST 교수 ) 이사노용만 (KAIST 교수 ) 이사노원우 ( 연세대학교교수 ) 이사노태문 ( 한국전자통신연구원실장 ) 이사동성수 ( 용인송담대학교교수 ) 이사박현창 ( 동국대학교교수 ) 이사범진욱 ( 서강대학교교수 ) 이사성해경 ( 한양여자대학교교수 ) 이사송민규 ( 동국대학교교수 ) 이사송상헌 ( 중앙대학교교수 ) 이사심동규 ( 광운대학교교수 ) 이사심정연 ( 강남대학교교수 ) 이사위재경 ( 숭실대학교교수 ) 이사유경동 (SK 하이닉스상무 ) 이사유남열 ( 광주과학기술원교수 ) 이사유창식 ( 한양대학교교수 ) 이사윤석현 ( 단국대학교교수 ) 이사윤일구 ( 연세대학교교수 ) 이사이문구 ( 김포대학교교수 ) 이사이병선 ( 김포대학교교수 ) 이사이수인 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 이사이용식 ( 연세대학교교수 ) 이사이한호 ( 인하대학교교수 ) 이사인치호 ( 세명대학교교수 ) 이사정영모 ( 한성대학교교수 ) 이사정용규 ( 을지대학교교수 ) 이사정의영 ( 연세대학교교수 ) 이사정종문 ( 연세대학교교수 ) 이사조도현 ( 인하공업전문대학교수 ) 이사조성현 ( 한양대학교교수 ) 이사최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) 이사최병재 ( 대구대학교교수 ) 이사최병호 ( 전자부품연구원센터장 ) 이사최성현 ( 서울대학교교수 ) 이사최수용 ( 연세대학교교수 ) 이사최중호 ( 서울시립대학교교수 )

6 The Magazine of the IEIE 이사한종기 ( 세종대학교교수 ) 이사현경숙 ( 세종대학교교수 ) 이사홍민철 ( 숭실대학교교수 ) 이사홍성철 (KAIST 교수 ) 이사홍용택 ( 서울대학교교수 ) 이사황인철 ( 강원대학교교수 ) 협동이사고균병 ( 한국교통대학교교수 ) 협동이사권혁인 ( 중앙대학교교수 ) 협동이사김현 ( 부천대학교교수 ) 협동이사김경연 ( 제주대학교교수 ) 협동이사김대환 ( 국민대학교교수 ) 협동이사김동순 ( 전자부품연구원박사 ) 협동이사김동호 ( 서울과학기술대학교교수 ) 협동이사김상효 ( 성균관대학교교수 ) 협동이사김소영 ( 성균관대학교교수 ) 협동이사김승천 ( 한성대학교교수 ) 협동이사김영식 ( 조선대학교교수 ) 협동이사김용민 ( 충청대학교교수 ) 협동이사김용신 ( 고려대학교교수 ) 협동이사김종훈 (KAIST 교수 ) 협동이사김준모 (KAIST 교수 ) 협동이사김태욱 ( 연세대학교교수 ) 협동이사김태원 ( 상지영서대학교교수 ) 협동이사노정진 ( 한양대학교교수 ) 협동이사류수정 ( 삼성전자상무 ) 협동이사박재영 ( 광운대학교교수 ) 협동이사박정욱 ( 연세대학교교수 ) 협동이사변대석 ( 삼성전자마스터 ) 협동이사서춘원 ( 김포대학교교수 ) 협동이사신오순 ( 숭실대학교교수 ) 협동이사신원용 ( 단국대학교교수 ) 협동이사신현출 ( 숭실대학교교수 ) 협동이사안길초 ( 서강대학교교수 ) 협동이사연규봉 ( 자동차부품연구원팀장 ) 협동이사오은미 ( 삼성전자마스터 ) 협동이사우중재 ( 한서대학교교수 ) 협동이사유철우 ( 명지대학교교수 ) 협동이사윤성로 ( 서울대학교교수 ) 협동이사윤은준 ( 경일대학교교수 ) 협동이사윤지훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) 협동이사이강윤 ( 성균관대학교교수 ) 협동이사이광엽 ( 서경대학교교수 )

7 협동이사이상근 ( 중앙대학교교수 ) 협동이사이용구 ( 한림성심대학교교수 ) 협동이사이재훈 ( 고려대학교교수 ) 협동이사이찬수 ( 영남대학교교수 ) 협동이사전병태 ( 한경대학교교수 ) 협동이사정방철 ( 경상대학교교수 ) 협동이사정승원 ( 동국대학교교수 ) 협동이사조면균 ( 세명대학교교수 ) 협동이사조성환 (KAIST 교수 ) 협동이사차철웅 ( 전자부품연구원책임연구원 ) 협동이사차호영 ( 홍익대학교교수 ) 협동이사최세호 ( 포스코팀장 ) 협동이사최용수 ( 성결대학교교수 ) 협동이사최진호 (LG 전자수석연구원 ) 협동이사최현용 ( 연세대학교교수 ) 협동이사한영선 ( 경일대학교교수 ) 협동이사한완옥 ( 여주대학교교수 ) 협동이사허비또 (LG 유플러스상무 )

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10 2015 년도산업핵심기술개발사업신규지원대상과제공고 산업핵심기술개발사업의 2015 년도신규지원대상과제를다음과같이공고하오니해당기술개발과제를수행하고자하는자는신청하여주시기바랍니다 년 1 월 6 일 산업통상자원부장관 사업목적 - 국가성장전략에기반한전략기술분야의핵심 원천기술개발에대한집중지원을통해미래신산업을육성하고주력기간산업의산업경쟁력을제고하여미래신성장동력을창출 지원대상분야 - 10 년이내에기술적파급효과가크고산업기술경쟁력을획기적으로제고할수있는부가가치가높은핵심기술, 원천기술및엔지니어링기술 창의산업분야 - 바이오, 나노융합, 지식서비스 소재부품산업분야 - 금속재료, 화학공정, 세라믹, 섬유의류, 생산기반, 시스템반도체, 반도체공정 / 장비, 디스플레이, 주력산업 IT 융합 시스템산업분야 - 생산시스템 ( 산업용기계, 생산장비 ), 로봇, 그린카, 스마트카, 조선, 플랜트, 의료기기, LED/ 광 1. 지원내용 구분 창의산업분야 소재부품산업분야 시스템산업분야 신규예산 243억원 억원 708억원 지원규모 과제별특성에따라달리함 ( 과제제안요구서 (RFP) 참조 ) 지원기간 과제별특성에따라 2~6 년이내 2. 신청요령 구분 1 개념계획서 1. 품목지정 2 사업계획서 2. 지정공모 신청방법 공고기간 : ( 화 ) ~ ( 수 ) 까지 30 일 ( 개념계획서평가통과과제 ) 공고기간 : ( 화 ) ~ ( 화 ) 까지 50 일 신청서및관련양식교부 양식교부 : ( 화 ) ~ 2. 4( 수 ) 양식교부및접수안내 : - 산업기술지원사이트 (itech.keit.re.kr) 좌동 양식교부 : ( 월 ) ~ 2.24( 화 ) 양식교부및접수안내 : - 산업기술지원사이트 (itech.keit.re.kr) 인터넷전산등록및신청서제출 전산등록 : ( 목 ) ~ 2. 4( 수 ) 18:00 까지 신청서접수및제출 : ( 목 ) ~ 2. 4( 수 ) 18:00 까지 전산등록 : ( 금 ) ~ 4. 9( 목 ) 18:00 까지 신청서접수및제출 : ( 금 ) ~ 4. 9( 목 ) 18:00 까지 * 개념계획서평가결과통보일에따라사업계획서제출일이변동될수있음 전산등록 : ( 월 ) ~ 2. 24( 화 ) 18:00 까지 신청서접수및제출 : ( 목 ) ~ 2. 24( 화 ) 18:00 까지 온라인과제발굴플랫폼 ( 산업기술지원사이트 (itech.keit.re.kr)) 개념계획서평가결과통보일 ~ 30 일이내 ( 사업계획서접수일 ) * 개념계획서평가 (2.23~3.5 예정, 일정변동가능 ) 해당없음 해당없음 * 자세한내용 : 한국산업기술평가관리원홈페이지 ( 참고

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12 획이더해져좋은뜻을이루는羊과같이 고객분들에게보탬이되는한해만들겠습니다. 美 善 2015 년 1 월 22 일 ( 목 ), 대전롯데시티호텔에서 각산업분야정보자원활용현황세미나를통해새해첫인사를드립니다. Authorized Dealer in Korea TEL ( 代 )

13 Contents 제 42 권 1 호 (2015 년 1 월 ) ISSN 제 42 권 1 호 2015 년 1 월호 The Magazine of the IEIE 학회소식 12 신년사 / 박병국 13 학회소식 / 편집부 16 학회일지 반도체소자제조기술동향 vol.42. no.1 SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 CMOS Image Sensor(CIS) 제작기술동향 고효율 Solar Cell 기술개발동향 최신반도체공정기술 회지편집위원회 학회지 1 월호표지 (vol 42. No 1) 위원장이흥노 ( 광주과학기술원교수 ) 위원권호열 ( 강원대학교교수 ) 김상효 ( 성균관대학교교수 ) 김시호 ( 연세대학교교수 ) 김영식 ( 조선대학교교수 ) 김재현 ( 아주대학교교수 ) 김정호 ( 이화여자대학교교수 ) 김창익 (KAIST 교수 ) 노용만 (KAIST 교수 ) 박현진 ( 성균관대학교교수 ) 서춘원 ( 김포대학교교수 ) 성홍석 ( 부천대학교교수 ) 양현종 (UNIST 교수 ) 유남열 ( 광주과학기술원교수 ) 이수열 ( 경희대학교교수 ) 이창건 ( 서울대학교교수 ) 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 인치호 ( 세명대학교교수 ) 전병태 ( 한경대학교교수 ) 정방철 ( 경상대학교교수 ) 한완옥 ( 여주대학교교수 ) 허비또 (LG유플러스상무 ) 사무국편집담당변은정과장 ( 내선 1) TEL : (02) ( 대 ) FAX : (02) 학회홈페이지 17 특집편집기 / 성홍석 특집 : 반도체소자제조기술동향 18 SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황 / 이병철 28 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 / 이병철, 성홍석 38 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 / 권성훈 53 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 / 이종근 67 CMOS Image Sensor (CIS) 제작기술동향 / 성홍석 78 고효율 Solar Cell 기술개발동향 / 이해수 91 최신반도체공정기술 / 김도영 협력기관특별기고 99 창조 ICT R&D 동향 / 이상홍 100 명실상부한국내최고 ICT R&D 전담기관 IITP / 정보통신기술진흥센터 103 실시간광가입자망선로감시 (OTDR) 기능내장형광트랜시버기술개발 / 명승일, 이정찬, 강헌식, 이종현, 나기운 107 대용량 WDM 액세스망핵심및선행기술개발 / 두경환, 이상수 111 논문지논문목차 정보교차로 113 국내회학술행사안내 / 편집부 120 특별회원사, 단체회원

14 The Magazine of the IEIE 2015 년도임원및각위원회위원 회 장 박병국 ( 서울대학교교수 ) 수석부회장 구용서 ( 단국대학교교수 ) - 총괄 고 문 구원모 ( 전자신문사대표이사 ) 김경원 ( 전자부품연구원원장 ) 김흥남 ( 한국전자통신연구원원장 ) 백만기 ( 김 & 장법률사무소변리사 ) 신종균 ( 삼성전자사장 ) 양웅철 ( 현대자동차부회장 ) 이기섭 ( 산업기술평가관리원원장 ) 이재욱 ( 노키아티엠씨명예회장 ) 이희국 (LG 그룹기술협의회사장 ) 천경준 ( 씨젠회장 ) 감 사 이필중 ( 포항공과대학교교수 ) 황승구 ( 한국전자통신연구원소장 ) 부 회 장 박현욱 (KAIST 교수 ) - 회원, 지부 박홍준 ( 포항공과대학교교수 ) - 표준화, 회지편집, 교육 / 홍보 백준기 ( 중앙대학교교수 ) - 영문논문지, 국제협력, 기획, 하계 안승권 (LG 전자사장 ) - 산학연 홍대식 ( 연세대학교교수 ) - ITC, 국문논문지, 추계, 사업 산업체부회장 김창용 ( 삼성전자부사장 ) 박성욱 (SK하이닉스사장 ) 소사이어티회장 안현식 ( 동명대학교교수 ) - 컴퓨터소사이어티 오상록 ( 한국과학기술연구원분원장 ) - 시스템및제어소사이어티 원영진 ( 부천대학교교수 ) - 산업전자소사이어티 이재진 ( 숭실대학교교수 ) - 통신소사이어티 전병우 ( 성균관대학교교수 ) - 신호처리소사이어티 전영현 ( 삼성전자사장 ) - 반도체소사이어티 협동부회장 곽우영 ( 현대자동차부사장 ) 김경수 ( 만도사장 ) 김기호 ( 삼성전자부사장 ) 김달수 (TLI 대표이사 ) 김부균 ( 숭실대학교교수 ) 김상태 ( 한국산업기술평가관리원단장 ) 김수원 ( 고려대학교교수 ) 김종대 ( 한국전자통신연구원소장 ) 김철동 ( 세원텔레텍대표이사 ) 남상엽 ( 국제대학교교수 ) 박찬구 (LS파워세미텍대표이사 ) 박형무 ( 동국대학교교수 ) 서승우 ( 서울대학교교수 ) 송문섭 ( 엠세븐시스템사장 ) 여상덕 (LG 디스플레이사장 ) 유현규 ( 한국전자통신연구원박사 ) 유회준 (KAIST 교수 ) 윤기방 ( 인천대학교교수 ) 이상홍 ( 정보통신기술진흥센터센터장 ) 이상회 ( 동서울대학교교수 ) 이원석 ( 동양미래대학교교수 ) 이재훈 ( 유정시스템사장 ) 임차식 ( 한국정보통신기술협회회장 ) 장태규 ( 중앙대학교교수 ) 전성호 ( 삼성전기부사장 ) 정 준 ( 쏠리드대표이사 ) 정진용 ( 인하대학교교수 ) 정항근 ( 전북대학교교수 ) 조민호 ( 고려대학교교수 ) 조상복 ( 울산대학교교수 ) 진수춘 ( 한백전자대표이사 ) 최길천 ( 한능전자회장 ) 최승원 ( 한양대학교교수 ) 한대근 ( 실리콘웍스대표이사 ) 허 염 ( 실리콘마이터스대표이사 ) 허 영 ( 한국전기연구원본부장 ) 호요성 ( 광주과학기술원교수 ) 상임이사 공준진 ( 삼성전자마스터 ) - 산학연 김선욱 ( 고려대학교교수 ) - SPC 김수환 ( 서울대학교교수 ) - 논문편집 박종일 ( 한양대학교교수 ) - 재무 백광현 ( 중앙대학교교수 ) - 사업 엄낙웅 ( 한국전자통신연구원부장 ) - 표준화 유창동 (KAIST 교수 ) - 국제협력 이상윤 ( 연세대학교교수 ) - 사업 이재성 ( 고려대학교교수 ) - 회원 / 정보화 이충용 ( 연세대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 이혁재 ( 서울대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 이흥노 ( 광주과학기술원교수 ) - 회지편집 임혜숙 ( 이화여자대학교교수 ) - 총무 최천원 ( 단국대학교교수 ) - 기획 한동석 ( 경북대학교교수 ) - 교육 / 홍보 산업체이사 고요환 ( 매그나칩반도체전무 ) 김보은 ( 라온텍사장 ) 김진선 (SK이노베이션전무 ) 김태진 ( 더즈텍사장 ) 김현수 ( 삼성전자상무 ) 민경오 (LG 전자부사장 ) 박동일 ( 현대자동차상무 ) 송창현 ( 네이버이사 ) 오의열 (LG 디스플레이연구위원 ) 유상동 (SK하이닉스상무 ) 윤영권 ( 삼성전자마스터 ) 정한욱 (KT 상무 ) 조영민 ( 스카이크로스코리아사장 ) 조재문 ( 삼성전자전무 ) 차종범 ( 구미전자정보기술원원장 ) 최승종 (LG 전자전무 ) 최정아 ( 삼성전자전무 ) 최진성 (SKT 전무 ) 함철희 ( 삼성전자마스터 ) 홍국태 (LG 전자연구위원 ) 이 사 강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 권종기 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) - 사업 권호열 ( 강원대학교교수 ) - 회지편집 김 훈 ( 인천대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 김동식 ( 인하공업전문대학교수 ) - 사업 김문철 (KAIST 교수 ) - 국제협력

15 김용석 ( 성균관대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 김원종 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) - 표준화 김재현 ( 아주대학교교수 ) - ICEIC 김정호 ( 이화여자대학교교수 ) - 회지편집 김종옥 ( 고려대학교교수 ) - 총무 김창수 ( 고려대학교교수 ) - 회원 / 정보화 김창익 (KAIST 교수 ) - 회지편집 김회린 (KAIST 교수 ) - 국제협력 노용만 (KAIST 교수 ) - 회지편집 노원우 ( 연세대학교교수 ) - 추계 / 재무 노태문 ( 한국전자통신연구원실장 ) - 학술 ( 추계 ) 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 박현창 ( 동국대학교교수 ) - 논문편집 범진욱 ( 서강대학교교수 ) - 기획 성해경 ( 한양여자대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 송민규 ( 동국대학교교수 ) - 기획 송상헌 ( 중앙대학교교수 ) - 논문편집 심동규 ( 광운대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 심정연 ( 강남대학교교수 ) - 하계 / 총무 위재경 ( 숭실대학교교수 ) - 표준화 유경동 (SK하이닉스상무 ) - 산학연 유남열 ( 광주과학기술원교수 ) - 회지편집 유창식 ( 한양대학교교수 ) - 회원 / 정보화 윤석현 ( 단국대학교교수 ) - 논문편집 윤일구 ( 연세대학교교수 ) - 사업 / 하계 이문구 ( 김포대학교교수 ) - 추계 / 총무 이병선 ( 김포대학교교수 ) - 기획 이수인 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) - 교육 / 홍보 이용식 ( 연세대학교교수 ) - 사업 이한호 ( 인하대학교교수 ) - 산학연 인치호 ( 세명대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 정영모 ( 한성대학교교수 ) - 총무 정용규 ( 을지대학교교수 ) - 기획 정의영 ( 연세대학교교수 ) - ITC 정종문 ( 연세대학교교수 ) - 논문편집 조도현 ( 인하공업전문대학교수 ) - 학술 ( 하계 ) 조성현 ( 한양대학교교수 ) - 국제협력 최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) - SPC 최병재 ( 대구대학교교수 ) - 교육 / 홍보 최병호 ( 전자부품연구원센터장 ) - 기획 최성현 ( 서울대학교교수 ) - 교육 / 홍보 최수용 ( 연세대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 최중호 ( 서울시립대학교교수 ) - 사업 한종기 ( 세종대학교교수 ) - 교육 / 홍보 현경숙 ( 세종대학교교수 ) - 총무 홍민철 ( 숭실대학교교수 ) - ITC 홍성철 (KAIST 교수 ) - 학술 ( 추계 ) 홍용택 ( 서울대학교교수 ) - 추계 / 기획 황인철 ( 강원대학교교수 ) - SPC/ 기획 협동이사 고균병 ( 한국교통대학교교수 ) - 사업 권혁인 ( 중앙대학교교수 ) - 사업 김 현 ( 부천대학교교수 ) - 산학연 김경연 ( 제주대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 김대환 ( 국민대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 김동순 ( 전자부품연구원박사 ) - SPC 김동호 ( 서울과학기술대학교교수 ) - 교육 / 홍보 김상효 ( 성균관대학교교수 ) - 회지편집 김소영 ( 성균관대학교교수 ) - 총무 김승천 ( 한성대학교교수 ) - 기획 김영식 ( 조선대학교교수 ) - 회지편집 김용민 ( 충청대학교교수 ) - 교육 / 홍보 김용신 ( 고려대학교교수 ) - 사업 김종훈 (KAIST 교수 ) - 표준화 김준모 (KAIST 교수 ) - 국제협력 김태욱 ( 연세대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 김태원 ( 상지영서대학교교수 ) - 산학연 노정진 ( 한양대학교교수 ) - 총무 류수정 ( 삼성전자상무 ) - 총무 박재영 ( 광운대학교교수 ) - 표준화 박정욱 ( 연세대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 변대석 ( 삼성전자마스터 ) - 산학연 서춘원 ( 김포대학교교수 ) - 회지편집 신오순 ( 숭실대학교교수 ) - 논문편집 신원용 ( 단국대학교교수 ) - 국제협력 신현출 ( 숭실대학교교수 ) - 사업 안길초 ( 서강대학교교수 ) - 사업 연규봉 ( 자동차부품연구원팀장 ) - 표준화 오은미 ( 삼성전자마스터 ) - 산학연 우중재 ( 한서대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 유철우 ( 명지대학교교수 ) - 논문편집 윤성로 ( 서울대학교교수 ) - 회원 / 정보화 윤은준 ( 경일대학교교수 ) - SPC 윤지훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) - 논문편집 이강윤 ( 성균관대학교교수 ) - 추계 / 재무 이광엽 ( 서경대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 이상근 ( 중앙대학교교수 ) - 추계 / 총무 이용구 ( 한림성심대학교교수 ) - 논문편집 이재훈 ( 고려대학교교수 ) - 기획 이찬수 ( 영남대학교교수 ) - 논문편집 전병태 ( 한경대학교교수 ) - 회지편집 정방철 ( 경상대학교교수 ) - 회지편집 정승원 ( 동국대학교교수 ) - SPC 조면균 ( 세명대학교교수 ) - 사업 조성환 (KAIST 교수 ) - 국제협력 차철웅 ( 전자부품연구원책임연구원 ) - 표준화 차호영 ( 홍익대학교교수 ) - 회원 / 정보화 최세호 ( 포스코팀장 ) - 교육 / 홍보 최용수 ( 성결대학교교수 ) - 논문편집 최진호 (LG 전자수석연구원 ) - 사업 최현용 ( 연세대학교교수 ) - 논문편집 한영선 ( 경일대학교교수 ) - SPC 한완옥 ( 여주대학교교수 ) - 회지편집 허비또 (LG 유플러스상무 ) - 회지편집 지부장명단 강원지부 임해진 ( 강원대학교교수 ) 광주 전남지부 최조천 ( 목포해양대학교교수 ) 대구 경북지부 박길흠 ( 경북대학교교수 ) 대전 충남지부 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 부산 경남 울산지부 김성진 ( 경남대학교교수 ) 전북지부 조경주 ( 원광대학교교수 ) 제주지부 강민제 ( 제주대학교교수 ) 충북지부 최영규 ( 한국교통대학교교수 ) 호서지부 장은영 ( 공주대학교교수 ) 일본지부 백인천 (AIZU대학교교수 ) 미국지부 최명준 ( 텔레다인박사 )

16 The Magazine of the IEIE 자문위원회 위원회명단 위 원 장 이태원 ( 명예회장 ) 위 원 김덕진 ( 명예회장 ) 김도현 ( 명예회장 ) 김성대 ( 한국과학기술원교수 ) 김수중 ( 명예회장 ) 김영권 ( 명예회장 ) 김재희 ( 연세대학교교수 ) 김정식 ( 대덕전자회장 ) 나정웅 ( 명예회장 ) 박규태 ( 명예회장 ) 박성한 ( 명예회장 ) 박송배 ( 명예회장 ) 박진옥 ( 명예회장 ) 박항구 ( 소암시스텔회장 ) 변증남 ( 울산과학기술대학교석좌교수 ) 서정욱 ( 명예회장 ) 성굉모 ( 서울대학교명예교수 ) 윤종용 ( 삼성전자비상임고문 ) 이문기 ( 명예회장 ) 이상설 ( 명예회장 ) 이재홍 ( 서울대학교교수 ) 이진구 ( 동국대학교석좌교수 ) 이충웅 ( 명예회장 ) 임제탁 ( 명예회장 ) 전국진 ( 서울대학교교수 ) 전홍태 ( 중앙대학교교수 ) 정정화 ( 한양대학교교수 ) 홍승홍 ( 명예회장 ) 기획위원회 위 원 장 최천원 ( 단국대학교교수 ) 위 원 김현진 ( 단국대학교교수 ) 박현창 ( 동국대학교교수 ) 송상헌 ( 중앙대학교교수 ) 신오순 ( 숭실대학교교수 ) 윤석현 ( 단국대학교교수 ) 윤지훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) 이병선 ( 김포대학교교수 ) 학술연구위원회 위 원 장 이충용 ( 연세대학교교수 ) 위 원 강동진 ( 한국정보통신기능대학교교수 ) 강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) 김 훈 ( 인천대학교교수 ) 김경연 ( 제주대학교교수 ) 김대환 ( 국민대학교교수 ) 김문철 (KAIST 교수 ) 김상효 ( 성균관대학교교수 ) 김윤선 ( 삼성전자박사 ) 김재현 ( 아주대학교교수 ) 김창익 ( 고려대학교교수 ) 김철우 ( 고려대학교교수 ) 김태욱 ( 연세대학교교수 ) 김호철 ( 을지대학교교수 ) 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) 박정욱 ( 연세대학교교수 ) 박종선 ( 고려대학교교수 ) 변영재 (UNIST 교수 ) 신현출 ( 숭실대학교교수 ) 심정연 ( 강남대학교교수 ) 윤성로 ( 서울대학교교수 ) 윤일구 ( 연세대학교교수 ) 이흥노 ( 광주과학기술원교수 ) 임성준 ( 중앙대학교교수 ) 정재훈 (LG 전자박사 ) 조도현 ( 인하공업전문대학교수 ) 조성현 ( 한양대학교교수 ) 최수용 ( 연세대학교교수 ) 최현용 ( 연세대학교교수 ) 논문편집위원회 위 원 장 김수환 ( 서울대학교교수 ) 위 원 김승천 ( 한성대학교교수 ) 김재현 ( 아주대학교교수 ) 남기창 ( 동국대학교교수 ) 범진욱 ( 서강대학교교수 ) 송민규 ( 동국대학교교수 ) 심동규 ( 광운대학교교수 ) 안성수 ( 명지전문대학교수 ) 유철우 ( 명지대학교교수 ) 이용구 ( 한림성심대학교교수 ) 이재훈 ( 고려대학교교수 ) 이찬수 ( 영남대학교교수 ) 정용규 ( 을지대학교교수 ) 정종문 ( 연세대학교교수 ) 최병호 ( 전자부품연구원센터장 ) 최용수 ( 성결대학교교수 ) 최현용 ( 연세대학교교수 ) 한태희 ( 성균관대학교교수 ) 홍용택 ( 서울대학교교수 ) 황인철 ( 강원대학교교수 ) 국제협력위원회 위 원 장 유창동 (KAIST 교수 ) 위 원 김문철 (KAIST 교수 ) 김성웅 ( 퀄컴코리아연구원 ) 김준모 (KAIST 교수 ) 김회린 (KAIST 교수 ) 박현창 ( 동국대학교교수 ) 백준기 ( 중앙대학교교수 ) 서진수 ( 강릉원주대학교교수 ) 송상헌 ( 중앙대학교교수 ) 신원용 ( 단국대학교교수 ) 이준석 ( 연세대학교교수 ) 이충용 ( 연세대학교교수 ) 이혁재 ( 서울대학교교수 ) 장길진 ( 경북대학교교수 ) 정 준 ( 쏠리드대표이사 ) 조성현 ( 한양대학교교수 ) 조성환 (KAIST 교수 ) 최우영 ( 연세대학교교수 ) 산학연협동위원회 위 원 장 공준진 ( 삼성전자마스터 ) 위 원 김은원 ( 대림대학교교수 ) 김태원 ( 상지영서대학교교수 ) 박성정 ( 건국대학교교수 ) 방극준 ( 인덕대학교교수 ) 변대석 ( 삼성전자마스터 ) 오은미 ( 삼성전자마스터 ) 유경동 (SK하이닉스상무 ) 윤영권 ( 삼성전자마스터 ) 이정석 ( 인하공업전문대학교수 ) 이한호 ( 인하대학교교수 ) 정석재 ( 영진전문대학교교수 ) 함철희 ( 삼성전자마스터 )

17 회원관리위원회 위 원 장 이재성 ( 고려대학교교수 ) 위 원 김용신 ( 고려대학교교수 ) 김윤석 ( 상지영서대학교교수 ) 김진태 ( 건국대학교교수 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) 김형탁 ( 홍익대학교교수 ) 서춘원 ( 김포대학교교수 ) 신창환 ( 서울시립대학교교수 ) 유창식 ( 한양대학교교수 ) 윤성로 ( 서울대학교교수 ) 조성재 ( 가천대학교교수 ) 차호영 ( 홍익대학교교수 ) 회지편집위원회 위 원 장 이흥노 ( 광주과학기술원교수 ) 위 원 권호열 ( 강원대학교교수 ) 김상효 ( 성균관대학교교수 ) 김시호 ( 연세대학교교수 ) 김영식 ( 조선대학교교수 ) 김재현 ( 아주대학교교수 ) 김정호 ( 이화여자대학교교수 ) 김창익 (KAIST 교수 ) 노용만 (KAIST 교수 ) 박현진 ( 성균관대학교교수 ) 서춘원 ( 김포대학교교수 ) 성홍석 ( 부천대학교교수 ) 양현종 (UNIST 교수 ) 유남열 ( 광주과학기술원교수 ) 이수열 ( 경희대학교교수 ) 이창건 ( 서울대학교교수 ) 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 인치호 ( 세명대학교교수 ) 전병태 ( 한경대학교교수 ) 정방철 ( 경상대학교교수 ) 한완옥 ( 여주대학교교수 ) 허비또 (LG 유플러스상무 ) 사업위원회 위 원 장 백광현 ( 중앙대학교교수 ) 이상윤 ( 연세대학교교수 ) 위 원 고균병 ( 한국교통대학교교수 ) 고중혁 ( 중앙대학교교수 ) 권종기 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 권혁인 ( 중앙대학교교수 ) 김동식 ( 인하공업전문대학교교수 ) 김용신 ( 고려대학교교수 ) 김종욱 ( 고려대학교교수 ) 노원우 ( 연세대학교교수 ) 노태문 ( 한국전자통신연구원팀장 ) 문현욱 ( 상지영서대학교교수 ) 박강령 ( 동국대학교교수 ) 박정욱 ( 연세대학교교수 ) 서인식 ( 라이트웍스대표이사 ) 신현출 ( 숭실대학교교수 ) 심동규 ( 광운대학교교수 ) 안길초 ( 서강대학교교수 ) 윤일구 ( 연세대학교교수 ) 윤재철 ( 삼성전자박사 ) 이용식 ( 연세대학교교수 ) 조면균 ( 세명대학교교수 ) 조제광 (LG 전자박사 ) 최수용 ( 연세대학교교수 ) 최윤경 ( 삼성전자마스터 ) 최중호 ( 서울시립대학교교수 ) 최진호 (LG 전자상무 ) 홍민철 ( 숭실대학교교수 ) 교육홍보위원회 위 원 장 한동석 ( 경북대학교교수 ) 부위원장 이수인 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 위 원 고정환 ( 인하공업전문대학교수 ) 김덕영 ( 부천대학교교수 ) 김동호 ( 서울과학기술대학교교수 ) 김정구 ( 부산대학교교수 ) 김준태 ( 건국대학교교수 ) 류시복 ( 자동차부품연구원책임연구원 ) 이동훈 ( 삼성전자수석연구원 ) 이석필 ( 상명대학교교수 ) 이종호 ( 서울대학교교수 ) 임기택 ( 전자부품연구원센터장 ) 장길진 ( 경북대학교교수 ) 장준혁 ( 한양대학교교수 ) 최병재 ( 대구대학교교수 ) 최세호 ( 포스코부장 ) 한종기 ( 세종대학교교수 ) 허 준 ( 고려대학교교수 ) 표준화위원회 위 원 장 엄낙웅 ( 한국전자통신연구원부장 ) 위 원 강희훈 ( 여주대학교교수 ) 공배선 ( 성균관대학교교수 ) 구정래 ( 한국심사자격인증원팀장 ) 권기원 ( 성균관대학교교수 ) 김동규 ( 한양대학교교수 ) 김병철 ( 한양대학교교수 ) 김시호 ( 연세대학교교수 ) 김옥수 ( 인피니언코리아이사 ) 김원종 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 김종훈 (KAIST 교수 ) 두영호 ( 현대오트론책임연구원 ) 박세광 ( 경북대학교교수 ) 박장현 ( 한국전자통신연구원선임연구원 ) 박재영 ( 광운대학교교수 ) 박주현 ( 픽셀플러스실장 ) 신성호 ( 한국기술표준원연구관 ) 연규봉 ( 자동차부품연구원팀장 ) 위재경 ( 숭실대학교교수 ) 윤대원 ( 법무법인다래이사 ) 이경범 ( 표준과학연구원책임연구원 ) 이민영 ( 한국반도체산업협회본부장 ) 이상근 ( 국가기술표준원연구관 ) 이상미 (IITP 팀장 ) 이상준 ( 수원과학대학교교수 ) 이서호 ( 한국기계전기전자시험연구원과장 ) 이성수 ( 숭실대학교교수 ) 이시현 ( 동서울대학교교수 ) 이용희 ( 한라대학교교수 ) 이종묵 (SOL 대표 ) 장미혜 ( 연세대학교교수 ) 장현수 ( 아이에이부장 ) 정교일 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 좌성훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) 차철웅 ( 전자부품연구원책임연구원 ) 한태수 ( 국가기술표준원 / 표준협회표준코디 ) 정보화위원회 위 원 장 이재성 ( 고려대학교교수 ) 위 원 구자일 ( 인하공업전문대학교수 ) 김용신 ( 고려대학교교수 ) 김진태 ( 건국대학교교수 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) 김형탁 ( 홍익대학교교수 ) 신창환 ( 서울시립대학교교수 ) 안태원 ( 동양미래대학교교수 ) 유창식 ( 한양대학교교수 ) 윤성로 ( 서울대학교교수 ) 정연모 ( 경희대학교교수 ) 조성재 ( 가천대학교교수 ) 차호영 ( 홍익대학교교수 )

18 The Magazine of the IEIE 지부담당위원회 위 원 장 박현욱 (KAIST 교수 ) 위 원 강민제 ( 제주대학교교수 ) 김성진 ( 경남대학교교수 ) 박길흠 ( 경북대학교교수 ) 백인천 (AIZU대학교교수 ) 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 임해진 ( 강원대학교교수 ) 장은영 ( 공주대학교교수 ) 조경주 ( 원광대학교교수 ) 최명준 ( 텔레다인박사 ) 최영규 ( 한국교통대학교교수 ) 최조천 ( 목포해양대학교교수 ) 선거관리위원회 위 원 장 박성한 ( 한양대학교명예교수 ) 위 원 박종일 ( 한양대학교교수 ) 이재성 ( 고려대학교교수 ) 이충용 ( 연세대학교교수 ) 임혜숙 ( 이화여자대학교교수 ) 정영모 ( 한성대학교교수 ) 최천원 ( 단국대학교교수 ) 포상위원회 위 원 장 김성대 (KAIST 교수 ) 위 원 구용서 ( 단국대학교교수 ) 김수환 ( 서울대학교교수 ) 박종일 ( 한양대학교교수 ) 윤기방 ( 인천대학교교수 ) 이충용 ( 연세대학교교수 ) 임혜숙 ( 이화여자대학교교수 ) 재정위원회 위 원 장 박병국 ( 서울대학교교수 ) 위 원 고성제 ( 고려대학교교수 ) 구용서 ( 단국대학교교수 ) 박종일 ( 한양대학교교수 ) 백준기 ( 중앙대학교교수 ) 서승우 ( 서울대학교교수 ) 이필중 ( 포항공과대학교교수 ) 전국진 ( 서울대학교교수 ) 정 준 ( 쏠리드대표이사 ) 홍대식 ( 연세대학교교수 ) 인사위원회 위 원 장 박병국 ( 서울대학교교수 ) 위 원 구용서 ( 단국대학교교수 ) 박종일 ( 한양대학교교수 ) 이충용 ( 연세대학교교수 ) 임혜숙 ( 이화여자대학교교수 ) SPC 위원회 위 원 장 김선욱 ( 고려대학교교수 ) 백준기 ( 중앙대학교교수 ) 위 원 김동순 ( 전자부품연구원박사 ) 신원용 ( 단국대학교교수 ) 심동규 ( 광운대학교교수 ) 윤은준 ( 경일대학교교수 ) 이재훈 ( 고려대학교교수 ) 정승원 ( 동국대학교교수 ) 조민호 ( 고려대학교교수 ) 최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) 한영선 ( 경일대학교교수 ) 홍대식 ( 연세대학교교수 ) 황인철 ( 강원대학교교수 ) JSTS 위원회 위 원 장 Hoi-Jun Yoo (KAIST) 부위원장 Dim-Lee Kwong (Institute of Microelectronics) 위 원 Akira Matsuzawa (Tokyo Institute of Technology) Cary Y. Yang (Santa Clara Univ.) Changsik Yoo (Hanyang Univ.) Chennupati Jagadish (Australian National Univ.) Deog-Kyoon Jeong (Seoul National Univ.) Dong S. Ha (Virginia Tech) Eun Sok Kim (USC) Gianaurelio Cuniberti (Dresden Univ. of Technology) Hi-Deok Lee (Chungnam Univ.) Hong June Park (POSTECH) Hyoungsub Kim (Sungkyunkwan Univ.) Hyungcheol Shin (Seoul National Univ.) Hyun-Kyu Yu (ETRI) Jamal Deen (McMaster Univ.) Jin-Koo Rhee (Dongguk Univ.) Jinwook Burm (Sogang Univ.) Jong-Uk Bu (Sen Plus) Meyya Meyyappan (NASA Ames Research Center) Min-kyu Song (Dongguk Univ.) Moon-Ho Jo (POSTECH) Nobby Kobayashi (UC Santa Cruz) Paul D. Franzon (North Carolina State Univ.) Rino Choi (Inha Univ.) Sang-Hun Song (Chung-Ang Univ.) Seung-Hoon Lee (Sogang Univ.) Shen-Iuan Liu (National Taiwan Univ.) Songcheol Hong (KAIST) Stephen A. Campbell (Univ. of Minnesota) Sung Woo Hwang (Korea Univ.) Tadahiro Kuroda (Keio Univ.) Tae-Song Kim (KIST) Tsu-Jae King Liu (UC Berkeley) Vojin G. Oklobdzija (Univ. of Texas at Dallas) Weileun Fang (National Tsing Hua Univ.) Woodward Yang (Harvard Univ.) Woogeun Rhee (Tsinghua Univ.) Yogesh B. Gianchandani (Univ. of Michigan, Ann Arbor) Yong-Bin Kim (Northeastern Univ.) Younghee Kim (Changwon National Univ.) Yuhua Cheng (Peking Univ.)

19 Society 명단 통신소사이어티 회 장 이재진 ( 숭실대학교교수 ) 부 회 장 유명식 ( 숭실대학교교수 ) - 사업 이흥노 ( 광주과기원교수 ) - 학술 최천원 ( 단국대학교교수 ) - 재무 / 편집 감 사 방성일 ( 단국대학교교수 ) 이호경 ( 홍익대학교교수 ) 협동부회장 김병남 ( 에이스테크놀로지연구소장 ) 김연은 ( 브르던대표이사 ) 김영한 ( 숭실대학교교수 ) 김용석 ( 답스대표이사 ) 김인경 (LG 전자상무 ) 남상욱 ( 서울대학교교수 ) 류승문 ( 카서대표이사 ) 박용석 ( LICT 대표이사 ) 방승찬 ( 한국전자통신연구원부장 ) 연임복 ( 한국전자통신연구원팀장 ) 연철흠 (LGT 상무 ) 오정근 ( ATNS 대표이사 ) 이승호 ( 하이게인부사장 ) 이재훈 ( 유정시스템 대표이사 ) 이종창 ( 홍익대학교교수 ) 정윤채 ( 삼성전자전무 ) 정진섭 ( 이노와이어리스부사장 ) 정현규 ( 한국전자통신연구원부장 ) 이 사 김광순 ( 연세대학교교수 ) 김선용 ( 건국대학교교수 ) 김성훈 ( 한국전자통신연구원박사 ) 김재현 ( 아주대학교교수 ) 김정호 ( 이화여자대학교교수 ) 김진영 ( 광운대학교교수 ) 김 훈 ( 인천대학교교수 ) 서철헌 ( 숭실대학교교수 ) 성원진 ( 서강대학교교수 ) 신요안 ( 숭실대학교교수 ) 윤석현 ( 단국대학교교수 ) 윤종호 ( 한국항공대학교교수 ) 윤지훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) 이인규 ( 고려대학교교수 ) 이재훈 ( 동국대학교교수 ) 임종태 ( 홍익대학교교수 ) 최진식 ( 한양대학교교수 ) 허서원 ( 홍익대학교교수 ) 허 준 ( 고려대학교교수 ) 연구회위원장 김재현 ( 아주대학교교수 ) - 통신연구회 유제훈 ( 한국전자통신연구원팀장 ) - 스위칭및라우팅연구회 조춘식 ( 한국항공대학교교수 ) - 마이크로파및전파전파연구회 이철기 ( 아주대학교교수 ) - ITS 연구회 정교일 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) - 정보보안시스템연구회 김강욱 ( 경북대학교교수 ) - 군사전자연구회 류 원 ( 한국전자통신연구원부장 ) - 방송ㆍ통신융합기술연구회 박광로 ( 한국전자통신연구원부장 ) - 무선 PAN/BAN연구회 김봉태 ( 한국전자통신연구원소장 ) - 미래네트워크연구회 간 사 신오순 ( 숭실대학교교수 ) 김광순 ( 연세대학교교수 ) 반도체소사이어티 회 장 전영현 ( 삼성전자사장 ) 자문위원 권오경 ( 한양대학교교수 ) 선우명훈 ( 아주대학교교수 ) 신윤승 ( 삼성전자고문 ) 신현철 ( 한양대학교교수 ) 우남성 ( 삼성전자사장 ) 임형규 (SK하이닉스부회장 ) 감 사 정진균 ( 전북대학교교수 ) 최준림 ( 경북대학교교수 ) 수석부회장 조중휘 ( 인천대학교교수 ) 연구담당부회장 조경순 ( 한국외국어대학교교수 ) 사업담당부회장 김진상 ( 경희대학교교수 ) 학술담당부회장 범진욱 ( 서강대학교교수 ) 총무이사 공준진 ( 삼성전자마스터 ) 김동규 ( 한양대학교교수 ) 박종선 ( 고려대학교교수 ) 이한호 ( 인하대학교교수 ) 편집이사 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 인치호 ( 세명대학교교수 ) 한태희 ( 성균관대학교교수 ) 학술이사 강진구 ( 인하대학교교수 ) 김영환 ( 포항공과대학교교수 ) 김재석 ( 연세대학교교수 ) 노정진 ( 한양대학교교수 ) 박성정 ( 건국대학교교수 ) 박홍준 ( 포항공과대학교교수 ) 송민규 ( 동국대학교교수 ) 이혁재 ( 서울대학교교수 ) 정연모 ( 경희대학교교수 ) 정진용 ( 인하대학교교수 ) 정항근 ( 전북대학교교수 ) 최우영 ( 연세대학교교수 ) 사업이사 강성호 ( 연세대학교교수 ) 강태원 ( 넥셀사장 ) 공배선 ( 성균관대학교교수 ) 권기원 ( 성균관대학교교수 ) 김경기 ( 대구대학교교수 ) 김달수 (TLI 대표이사 ) 김동현 (ICTK 사장 ) 김보은 ( 라온텍사장 ) 김소영 ( 성균관대학교교수 ) 김시호 ( 연세대학교교수 ) 김준석 (ADT 사장 ) 김철우 ( 고려대학교교수 ) 김한기 ( 코아로직사장 ) 손보익 (LG 전자전무 ) 송태훈 ( 휴인스사장 ) 신용석 ( 케이던스코리아사장 ) 안흥식 (Xilinx Korea 지사장 ) 양영인 ( 멘토사장 ) 유경동 (SK하이닉스상무 ) 윤광섭 ( 인하대학교교수 ) 이도영 ( 옵트론텍사장 ) 이윤종 ( 동부하이텍상무 ) 이종열 (FCI 부사장 ) 정해수 (Synopsys 사장 ) 정희범 ( 한국전자통신연구원본부장 ) 조대형 ( 스위스로잔연방공대총장수석보좌관 ) 조상복 ( 울산대학교교수 ) 조태제 ( 삼성전자마스터 ) 최승종 (LG 전자전무 ) 최윤경 ( 삼성전자마스터 ) 최종찬 ( 전자부품연구원본부장 ) 황규철 ( 삼성전자상무 ) 재무이사 김희석 ( 청주대학교교수 ) 임신일 ( 서경대학교교수 ) 회원이사 이광엽 ( 서경대학교교수 ) 최기영 ( 서울대학교교수 ) 연구회위원장 이재성 ( 고려대학교교수 ) - 반도체재료및부품연구회 오민철 ( 부산대학교교수 ) - 광파및양자전자공학연구회 최중호 ( 서울시립대학교교수 ) - SoC설계연구회 신현철 ( 광운대학교교수 ) - RF 집적회로연구회 정원영 ( 동부하이텍상무 ) - PCB & Package연구회 간 사 김형탁 ( 홍익대학교교수 ) 문 용 ( 숭실대학교교수 ) 전경구 ( 인천대학교교수 ) 어영선 ( 한양대학교교수 ) 이성수 ( 숭실대학교교수 ) 백광현 ( 중앙대학교교수 ) 차호영 ( 홍익대학교교수 )

20 The Magazine of the IEIE 컴퓨터소사이어티 회 장 안현식 ( 동명대학교교수 ) 명예회장 김형중 ( 고려대학교교수 ) 박인정 ( 단국대학교교수 ) 박춘명 ( 한국교통대학교교수 ) 신인철 ( 단국대학교교수 ) 허 영 ( 한국전기연구원본부장 ) 임기욱 ( 선문대학교교수 ) 홍유식 ( 상지대학교교수 ) 안병구 ( 홍익대학교교수 ) 이규대 ( 공주대학교교수 ) 자문위원 이강현 ( 조선대학교교수 ) 정교일 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 감 사 남상엽 ( 국제대학교교수 ) 심정연 ( 강남대학교교수 ) 부 회 장 김도현 ( 제주대학교교수 ) 김승천 ( 한성대학교교수 ) 강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) 이민호 ( 경북대학교교수 ) 조민호 ( 고려대학교교수 ) 협동부회장 권호열 ( 강원대학교교수 ) 김영학 ( 한국산업기술평가관리원본부장 ) 김천식 ( 세종대학교교수 ) 임병민 ( Agerigna 회장 ) 정용규 ( 을지대학교교수 ) 조병순 ( 시엔시인스트루먼트사장 ) 총무이사 박수현 ( 국민대학교교수 ) 최용수 ( 성결대학교교수 ) 재무이사 김진홍 ( 한성대학교교수 ) 이기영 ( 을지대학교교수 ) 홍보이사 황인정 ( 명지병원책임연구원 ) 편집이사 강병권 ( 순천향대학교교수 ) 기장근 ( 공주대학교교수 ) 변영재 (UNIST 교수 ) 윤은준 ( 경일대학교교수 ) 이석환 ( 동명대학교교수 ) 진 훈 ( 연세대학교교수 ) 진성아 ( 성결대학교교수 ) 학술이사 강상욱 ( 상명대학교교수 ) 김대휘 ( 경봉대표이사 ) 김선욱 ( 고려대학교교수 ) 김성길 (( 주 )K4M 이사 ) 김종윤 ( 경동대학교교수 ) 김홍균 ( 이화여자대학교교수 ) 노소영 ( 월송출판대표이사 ) 박세환 ( 한국과학기술정보연구원전문연구위원 ) 박승창 ( 유오씨사장 ) 성해경 ( 한양여자대학교교수 ) 송치봉 ( 웨이버스이사 ) 오승훈 (LG C&S 과장 ) 우운택 ( 한국과학기술원교수 ) 유성철 (LG 히다찌산학협력팀장 ) 이문구 ( 김포대학교교수 ) 이성로 ( 목포대학교교수 ) 이찬수 ( 영남대학교교수 ) 전병태 ( 한경대학교교수 ) 허 준 ( 경민대학교교수 ) 논문편집위원장 최용수 ( 성결대학교교수 ) 연구회위원장 윤은준 ( 경일대학교교수 ) - 융합컴퓨팅연구회 이민호 ( 경북대학교교수 ) - 인공지능 / 신경망 / 퍼지연구회 강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) - 멀티미디어연구회 진 훈 ( 연세대학교교수 ) - 유비쿼터스시스템연구회 김도현 ( 제주대학교교수 ) - M2M/IoT 연구회 신호처리소사이어티 회 장 전병우 ( 성균관대학교교수 ) 자문위원 김홍국 ( 광주과학기술원교수 ) 이영렬 ( 세종대학교교수 ) 홍민철 ( 숭실대학교교수 ) 감 사 강상원 ( 한양대학교교수 ) 김응규 ( 한밭대학교교수 ) 부 회 장 심동규 ( 광운대학교교수 ) 조남익 ( 서울대학교교수 ) 김문철 (KAIST 교수 ) 박종일 ( 한양대학교교수 ) 협동부회장 강동욱 ( 정보통신기술진흥센터 CP) 김진웅 ( 한국전자통신연구원그룹장 ) 백준기 ( 중앙대학교교수 ) 변혜란 ( 연세대학교교수 ) 신원호 (LG 전자상무 ) 양인환 (TI Korea 이사 ) 오은미 ( 삼성전자마스터 ) 이병욱 ( 이화여자대학교교수 ) 지인호 ( 홍익대학교교수 ) 최병호 ( 전자부품연구원센터장 ) 이 사 강현수 ( 충북대학교교수 ) 권기룡 ( 부경대학교교수 ) 김남수 ( 서울대학교교수 ) 김원하 ( 경희대학교교수 ) 김정태 ( 이화여자대학교교수 ) 김해광 ( 세종대학교교수 ) 박구만 ( 서울과학기술대학교교수 ) 박인규 ( 인하대학교교수 ) 서정일 ( 한국전자통신연구원선임연구원 ) 신지태 ( 성균관대학교교수 ) 엄일규 ( 부산대학교교수 ) 유양모 ( 서강대학교교수 ) 이상근 ( 중앙대학교교수 ) 이상윤 ( 연세대학교교수 ) 임재열 ( 한국기술교육대학교교수 ) 장길진 ( 울산과학기술대학교교수 ) 장준혁 ( 한양대학교교수 ) 한종기 ( 세종대학교교수 ) 협동이사 이창우 ( 카톨릭대학교교수 ) 권구락 ( 조선대학교교수 ) 김기백 ( 숭실대학교교수 ) 김상효 ( 성균관대학교교수 ) 김용환 ( 전자부품연구원선임연구원 ) 박현진 ( 성균관대학교교수 ) 김재곤 ( 한국항공대학교교수 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) 박호종 ( 광운대학교교수 ) 서영호 ( 광운대학교교수 ) 송병철 ( 인하대학교교수 ) 신재섭 ( 픽스트리대표이사 ) 신종원 ( 광주과학기술원교수 ) 예종철 (KAIST 교수 ) 이기승 ( 건국대학교교수 ) 이종설 ( 전자부품연구원책임연구원 ) 양현종 (UNIST 교수 ) 임재윤 ( 제주대학교교수 ) 장세진 ( 전자부품연구원센터장 ) 최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) 최승호 ( 서울과학기술대학교교수 ) 최해철 ( 한밭대학교교수 ) 홍성훈 ( 전남대학교교수 ) 연구회위원장 김무영 ( 세종대학교교수 ) - 음향및신호처리연구회 심동규 ( 광운대학교교수 ) - 영상신호처리연구회 김창익 (KAIST 교수 ) - 영상이해연구회 예종철 (KAIST 교수 ) - 바이오영상신호처리연구회 총무간사 최해철 ( 한밭대학교교수 ) 시스템및제어소사이어티 회 장 오상록 (KIST 분원장 ) 자문위원 김덕원 ( 연세대학교교수 ) 김희식 ( 서울시립대학교교수 ) 박종국 ( 경희대학교교수 ) 서일홍 ( 한양대학교교수 ) 오창현 ( 고려대학교교수 ) 허경무 ( 단국대학교교수 ) 부 회 장 김영철 ( 군산대학교교수 ) 오승록 ( 단국대학교교수 ) 정길도 ( 전북대학교교수 ) 감 사 김영진 ( 생산기술연구원박사 ) 남기창 ( 연세대학교교수 )

21 총무이사 권종원 ( 한국산업기술시험원선임연구원 ) 김용태 ( 한경대학교교수 ) 재무이사 김준식 (KIST 박사 ) 최영진 ( 한양대학교교수 ) 학술이사 김용권 ( 건양대학교교수 ) 박재흥 ( 서울대학교교수 ) 서성규 ( 고려대학교교수 ) 편집이사 김시호 ( 연세대학교교수 ) 남기창 ( 연세대학교교수 ) 이수열 ( 경희대학교교수 ) 기획이사 김수찬 ( 한경대학교교수 ) 이덕진 ( 군산대학교교수 ) 최현택 ( 한국해양과학기술원책임연구원 ) 사업이사 고낙용 ( 조선대학교교수 ) 이경중 ( 연세대학교교수 ) 이석재 ( 대학교구보건대학교교수 ) 주영복 ( 한국기술교육대학교교수 ) 산학연이사 강대희 ( 유도 교수 ) 조영조 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 홍보이사 김호철 ( 을지대학교교수 ) 박재병 ( 전북대학교교수 ) 유정봉 ( 공주대학교교수 ) 여희주 ( 대진대학교교수 ) 회원이사 변영재 (UNIST 교수 ) 이학성 ( 세종대학교교수 ) 연구회위원장 한수희 ( 포항공과대학교교수 ) - 제어계측연구회 이성준 ( 한양대학교교수 ) - 회로및시스템연구회 남기창 ( 연세대학교교수 ) - 의용전자및생체공학연구회 김규식 ( 서울시립대학교교수 ) - 전력전자연구회 조영조 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) - 지능로봇연구회 전순용 ( 동양대학교교수 ) - 국방정보및제어연구회 위재경 ( 숭실대학교교수 ) - 자동차전자연구회 오창현 ( 고려대학교교수 ) - 의료영상시스템연구회 산업전자소사이어티 회 장 원영진 ( 부천대학교교수 ) 명예회장 김장권 ( 대림대학교교수 ) 윤기방 ( 인천대학교교수 ) 강창수 ( 유한대학교교수 ) 이원석 ( 동양미래대학교교수 ) 이상회 ( 동서울대학교교수 ) 남상엽 ( 국제대학교교수 ) 자문위원 이상준 ( 수원과학대학교교수 ) 김병화 ( 동원대학교교수 ) 김용민 ( 충청대학교교수 ) 감 사 김영선 ( 대림대학교교수 ) 조도현 ( 인하공업전문대학교수 ) 부 회 장 김동식 ( 인하공업전문대학교수 ) 김태원 ( 상지영서대학교교수 ) 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) 서춘원 ( 김포대학교교수 ) 이병선 ( 김포대학교교수 ) 이용구 ( 한림성심대학교교수 ) 한완옥 ( 여주대학교교수 ) 지 부 장 김윤석 ( 상지영서대학교교수 ) - 강원지부송도선 ( 우송정보대학교교수 ) - 충청지부김태용 ( 구미대학교교수 ) - 영남지부송정태 ( 동서울대학교교수 ) - 경기지부이종하 ( 전주비전대학교교수 ) - 호남지부 협동부회장 강현웅 ( 핸즈온테크놀러지대표 ) 곽은식 ( 경봉부사장 ) 김연길 (DB정보통신부장 ) 김영주 ( 훼스텍 이사 ) 김응연 ( 인터그래텍대표 ) 김정석 ( ODA 테크놀러지대표이사 ) 김종부 ( 인덕대학교교수 ) 김종인 (LG 엔시스본부장 ) 김진선 ( 청파이엠티대표 ) 김창일 ( 아이지대표 ) 김태형 ( 하이버스대표 ) 남승우 ( 상학당대표 ) 박용후 ( 이디대표 ) 박현찬 ( 나인플러스 (EDA) 대표 ) 서영석 ( 판도라시스템대표 ) 성재용 ( 오픈링크시스템대표 ) 송광헌 ( 복두전자대표 ) 윤광선 ( LG 전자서비스부장 ) 이영준 ( 비츠로시스본부장 ) 임일권 ( 에이시스상무 ) 장 철 ( 엘지히다찌전무 ) 장대현 (( 주 ) 지에스비텍상무 ) 진수춘 ( 한백전자대표 ) 최영일 ( 조선이공대학교교수 ) 이 사 강동진 ( 한국정보통신기능대학교교수 ) 강민구 ( 경기과학기술대학교교수 ) 강희훈 ( 여주대학교교수 ) 고정환 ( 인하공업전문대학교수 ) 곽칠성 ( 재능대학교교수 ) 구자일 ( 인하공업전문대학교수 ) 권오복 ( 국제대학교교수 ) 권오상 ( 경기과학기술대학교교수 ) 김경복 ( 경복대학교교수 ) 김덕수 ( 동양미래대학교교수 ) 김덕영 ( 부천대학교교수 ) 김상범 ( 인천폴리텍대학교수 ) 김선태 ( 직업능력개발원박사 ) 김영로 ( 명지전문대학교수 ) 김영준 ( 인하공업전문대학교수 ) 김은원 ( 대림대학교교수 ) 김 현 ( 부천대학교교수 ) 문현욱 ( 동원대학교교수 ) 박종우 ( 재능대학교교수 ) 박진홍 ( 혜전대학교교수 ) 방경호 ( 명지전문대학교수 ) 방극준 ( 인덕대학교교수 ) 배효관 ( 동원대학교교수 ) 백승철 ( 우송정보대학교교수 ) 변상준 ( 대덕대학교교수 ) 성해경 ( 한양여자대학교교수 ) 성홍석 ( 부천대학교교수 ) 신진섭 ( 경민대학교교수 ) 신용조 ( 상지영서대학교교수 ) 신철기 ( 부천대학교교수 ) 심완보 ( 충청대학교교수 ) 안성수 ( 명지전문대학교수 ) 안태원 ( 동양미래대학교교수 ) 엄우용 ( 인하공업전문대학교수 ) 오태명 ( 명지전문대학교수 ) 용승림 ( 인하공업전문대학교수 ) 우찬일 ( 서일대학교교수 ) 이동영 ( 명지전문대학교수 ) 이문구 ( 김포대학교교수 ) 이상철 ( 재능대학교교수 ) 이승우 ( 동원대학교교수 ) 이시현 ( 동서울대학교교수 ) 이정석 ( 인하공업전문대학교수 ) 이종성 ( 부천대학교교수 ) 이태동 ( 국제대학교교수 ) 이종근 ( 부천대학교교수 ) 장기동 ( 동양미래대학교교수 ) 장성석 ( 영진전문대학교수 ) 정석재 ( 영진전문대학교수 ) 정환익 ( 경복대학교교수 ) 조정환 ( 김포대학교교수 ) 주진화 ( 오산대학교교수 ) 최선정 ( 국제대학교교수 ) 최의선 ( 폴리텍아산캠퍼스교수 ) 최현식 ( 충북보건과학대학교교수 ) 황수철 ( 인하공업전문대학교수 ) 허윤석 ( 충청대학교교수 ) 협동이사 강현석 ( 로보웰코리아대표 ) 김민준 ( 씨만텍부장 ) 김세종 (SJ정보통신이사 ) 김순식 ( 청파이엠티부장 ) 김현성 (DB정보통신부장 ) 박근수 ( 지에스비텍부장 ) 서봉상 ( 올포랜드이사 ) 송치봉 ( 웨이버스이사 ) 오승훈 (LGCNS 과장 ) 오재곤 ( 콤택시스템이사 ) 유성철 (LG 히타치차장 ) 이재준 ( 한백전자부장 ) 이현성 ( 프로랩팀장 ) 조한일 ( 투데이게이트이사 ) 한상우 ( 인터그래텍과장 )

22 The Magazine of the IEIE 제 20 대평의원명단 강동욱 ( 국민대학교교수 ) 강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) 강민제 ( 제주대학교교수 ) 강성호 ( 연세대학교교수 ) 강의성 ( 순천대학교교수 ) 강진구 ( 인하대학교교수 ) 강창수 ( 유한대학교교수 ) 강 훈 ( 중앙대학교교수 ) 고성제 ( 고려대학교교수 ) 고요환 (SK하이닉스고문 ) 공배선 ( 성균관대학교교수 ) 공준진 ( 삼성전자마스터 ) 공진흥 ( 광운대학교교수 ) 곽우영 ( 현대자동차그룹부사장 ) 구경헌 ( 인천대학교교수 ) 구용서 ( 단국대학교교수 ) 구원모 ( 전자신문사대표이사 ) 구자일 ( 인하공업전문대학교수 ) 권기룡 ( 부경대학교교수 ) 권순철 (KT ENS 대표이사 ) 권오경 ( 한양대학교교수 ) 권오현 ( 삼성전자부회장 ) 권종기 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 권종원 ( 한국산업기술시험원선임연구원 ) 권혁인 ( 중앙대학교교수 ) 권호열 ( 강원대학교교수 ) 김경연 ( 제주대학교교수 ) 김경원 ( 전자부품연구원원장 ) 김규식 ( 서울시립대학교교수 ) 김기호 ( 삼성전자부사장 ) 김달수 (TLI 대표이사 ) 김대환 ( 국민대학교교수 ) 김덕규 ( 경북대학교교수 ) 김덕진 ( 고려대학교명예교수 ) 김도현 ( 국민대학교명예교수 ) 김도현 ( 제주대학교교수 ) 김동식 ( 인하공업전문대학교수 ) 김문철 ( 한국과학기술원교수 ) 김보은 ( 라온텍사장 ) 김봉태 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 김부균 ( 숭실대학교교수 ) 김상태 ( 한국산업기술평가관리원단장 ) 김선용 ( 건국대학교교수 ) 김선욱 ( 고려대학교교수 ) 김성대 ( 한국과학기술원교수 ) 김성진 ( 경남대학교교수 ) 김소영 ( 성균관대학교교수 ) 김수원 ( 고려대학교교수 ) 김수중 ( 경북대학교명예교수 ) 김수찬 ( 한경대학교교수 ) 김수환 ( 서울대학교교수 ) 김승천 ( 한성대학교교수 김시원 ( 삼성전자부장 ) 김시호 ( 연세대학교교수 ) 김영권 (( 전 ) 몽골후레정보통신대학교총장 ) 김영선 ( 대림대학교교수 ) 김영철 ( 군산대학교교수 ) 김영환 ( 포항공과대학교교수 ) 김용민 ( 충청대학교교수 ) 김용탁 (SK하이닉스부사장 ) 김원종 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 김원하 ( 경희대학교교수 ) 김은원 ( 대림대학교교수 ) 김장권 ( 대림대학교교수 ) 김재석 ( 연세대학교교수 ) 김재하 ( 서울대학교교수 ) 김재현 ( 아주대학교교수 ) 김재희 ( 연세대학교교수 ) 김정삼 ( 영남이공대학교교수 ) 김정식 ( 대덕전자회장 ) 김정태 ( 이화여자대학교교수 ) 김정호 ( 이화여자대학교교수 ) 김종대 ( 한국전자통신연구원소장 ) 김종오 ( 동양미래대학교교수 ) 김종옥 ( 고려대학교교수 ) 김주신 ( 만도사장 ) 김주완 ( 동양미래대학교교수 ) 김진선 (SK컨티넨탈이모션대표이사 ) 김진영 ( 광운대학교교수 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) 김창용 ( 삼성전자부사장 ) 김창익 ( 한국과학기술원교수 ) 김창현 ( 삼성전기부사장 ) 김철동 ( 세원텔레텍대표이사 ) 김철우 ( 고려대학교교수 ) 김태욱 ( 연세대학교교수 ) 김태원 ( 상지영서대학교교수 ) 김태진 ( 더즈텍사장 ) 김태찬 ( 고려대학교박사 ) 김 현 ( 부천대학교교수 ) 김현철 ( 울산대학교교수 ) 김홍국 ( 광주과학기술원교수 ) 김 훈 ( 인천대학교교수 ) 김희석 ( 청주대학교교수 ) 김희식 ( 서울시립대학교교수 ) 나정웅 ( 한국과학기술원명예교수 ) 남상엽 ( 국제대학교교수 ) 남상욱 ( 서울대학교교수 ) 노용만 ( 한국과학기술원교수 ) 노원우 ( 연세대학교교수 ) 노정진 ( 한양대학교교수 ) 노태문 ( 한국전자통신연구원실장 ) 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) 류수정 ( 삼성종합기술원마스터 ) 문영식 ( 한양대학교교수 ) 민경식 ( 국민대학교교수 ) 민경오 (LG 전자전무 ) 박규태 ( 연세대학교명예교수 ) 박길흠 ( 경북대학교교수 ) 박래홍 ( 서강대학교교수 ) 박병국 ( 서울대학교교수 ) 박병하 ( 삼성전자전무 ) 박성욱 (SK하이닉스대표이사 ) 박성한 ( 한양대학교명예교수 ) 박세근 ( 인하대학교교수 ) 박인규 ( 인하대학교교수 ) 박정욱 ( 연세대학교교수 ) 박종일 ( 한양대학교교수 ) 박진옥 ( 육군사관학교명예교수 ) 박찬구 (LS파워세미텍대표이사 ) 박춘명 ( 한국교통대학교교수 ) 박항구 ( 소암시스텔회장 ) 박현숙 ( 동아방송대학교교수 ) 박현욱 ( 한국과학기술원교수 ) 박현창 ( 동국대학교교수 ) 박형무 ( 동국대학교교수 ) 박홍준 ( 포항공과대학교교수 ) 방극준 ( 인덕대학교교수 ) 방성일 ( 단국대학교교수 ) 백광현 ( 중앙대학교교수 ) 백만기 ( 김 & 장법률사무소변리사 ) 백준기 ( 중앙대학교교수 ) 백흥기 ( 전북대학교교수 ) 범진욱 ( 서강대학교교수 ) 변증남 ( 한국과학기술원명예교수 ) 서경학 ( 한국연구재단단장 ) 서승우 ( 서울대학교교수 ) 서일홍 ( 한양대학교교수 ) 서정욱 (( 전 ) 과학기술부장관 ) 서철헌 ( 숭실대학교교수 ) 서춘원 ( 김포대학교교수 ) 선우명훈 ( 아주대학교교수 ) 성굉모 ( 서울대학교명예교수 ) 성해경 ( 한양여자대학교교수 ) 송기환 ( 삼성전자수석연구원 ) 송문섭 ( 엠세븐시스템사장 ) 송민규 ( 동국대학교교수 ) 송병철 ( 인하대학교교수 ) 송상헌 ( 중앙대학교교수 ) 송창현 ( 네이버이사 ) 송홍엽 ( 연세대학교교수 ) 신오순 ( 숭실대학교교수 ) 신요안 ( 숭실대학교교수 ) 신종균 ( 삼성전자사장 ) 심동규 ( 광운대학교교수 ) 심정연 ( 강남대학교교수 ) 안병구 ( 홍익대학교교수 ) 안성수 ( 명지전문대학교수 ) 안승권 (LG 전자사장 ) 안태원 ( 동양미래대학교교수 ) 안현식 ( 동명대학교교수 ) 양웅철 ( 현대자동차그룹부회장 ) 엄낙웅 ( 한국전자통신연구원부장 ) 엄일규 ( 부산대학교교수 ) 여상덕 (LG 디스플레이부사장 ) 오상록 ( 한국과학기술연구원책임연구원 ) 오승록 ( 단국대학교교수 ) 오승준 ( 광운대학교교수 ) 오은미 ( 삼성전자마스터 ) 오창현 ( 고려대학교교수 ) 원영진 ( 부천대학교교수 ) 원치선 ( 동국대학교교수 ) 위재경 ( 숭실대학교교수 ) 유경동 (SK하이닉스상무 ) 유명식 ( 숭실대학교교수 ) 유창동 ( 한국과학기술원교수 ) 유창식 ( 한양대학교교수 )

23 유현규 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 윤광섭 ( 인하대학교교수 ) 윤기방 ( 인천대학교교수 ) 윤상화 ( 에스넷시스템대표이사 ) 윤석현 ( 단국대학교교수 ) 윤성로 ( 서울대학교교수 ) 윤영권 ( 삼성전자마스터 ) 윤일구 ( 연세대학교교수 ) 윤종용 ( 삼성전자비상임고문 ) 이강윤 ( 성균관대학교교수 ) 이강현 ( 조선대학교교수 ) 이광엽 ( 서경대학교교수 ) 이규대 ( 공주대학교교수 ) 이기섭 ( 한국산업기술평가관리원원장 ) 이기영 ( 을지대학교교수 ) 이문구 ( 김포대학교교수 ) 이문기 (( 전 ) 연세대학교교수 ) 이병선 ( 김포대학교교수 ) 이상근 ( 중앙대학교교수 ) 이상설 ( 한양대학교명예교수 ) 이상윤 ( 연세대학교교수 ) 이상준 ( 수원과학대학교교수 ) 이상홍 ( 정보통신기술진흥센터센터장 ) 이상회 ( 동서울대학교교수 ) 이승규 ( 한국폴리텍6대학교수 ) 이승준 ( 이화여자대학교교수 ) 이승훈 ( 서강대학교교수 ) 이영렬 ( 세종대학교교수 ) 이용구 ( 한림성심대학교교수 ) 이용규 ( 삼성전자수석연구원 ) 이용식 ( 연세대학교교수 ) 이원석 ( 동양미래대학교교수 ) 이윤식 ( 전자부품연구원수석연구원 ) 이윤우 ( 삼성전자상임고문 ) 이재진 ( 숭실대학교교수 ) 이재홍 ( 서울대학교교수 ) 이재훈 ( 동국대학교교수 ) 이재훈 ( 유정시스템사장 ) 이진구 ( 동국대학교석좌교수 ) 이천희 (( 전 ) 청주대학교교수 ) 이충용 ( 연세대학교교수 ) 이충웅 ( 서울대학교명예교수 ) 이태원 ( 고려대학교명예교수 ) 이태원 ( 퀄컴코리아부사장 ) 이필중 ( 포항공과대학교교수 ) 이한호 ( 인하대학교교수 ) 이혁재 ( 서울대학교교수 ) 이혁재 ( 한국과학기술원명예교수 ) 이형호 ( 한국전자통신연구원전문위원 ) 이호경 ( 홍익대학교교수 ) 이흥노 ( 광주과학기술원교수 ) 이희국 (LG 기술협의회사장 ) 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 인치호 ( 세명대학교교수 ) 임병민 (Newmmatrix(HongKong)co.,Ltd Board) 임신일 ( 서경대학교교수 ) 임익헌 ( 전력연구원처장 ) 임재열 ( 한국기술교육대학교교수 ) 임제탁 ( 한양대학교명예교수 ) 임차식 ( 한국정보통신기술협회회장 ) 임해진 ( 강원대학교교수 ) 임형규 (SK텔레콤부회장 ) 임혜숙 ( 이화여자대학교교수 ) 장만호 ( 이노피아테크대표이사 ) 장은영 ( 공주대학교교수 ) 장태규 ( 중앙대학교교수 ) 전경훈 ( 포항공과대학교교수 ) 전국진 ( 서울대학교교수 ) 전병우 ( 성균관대학교교수 ) 전영현 ( 삼성전자부사장 ) 전홍태 ( 중앙대학교교수 ) 정교일 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 정길도 ( 전북대학교교수 ) 정승원 ( 동국대학교교수 ) 정용진 ( 광운대학교교수 ) 정원영 ( 동부하이텍상무 ) 정의영 ( 연세대학교교수 ) 정재훈 ( 단국대학교교수 ) 정정화 ( 한양대학교교수 ) 정종문 ( 연세대학교교수 ) 정 준 ( 쏠리드대표이사 ) 정진균 ( 전북대학교교수 ) 정진용 ( 인하대학교교수 ) 정한욱 (ITS 대표이사 ) 정항근 ( 전북대학교교수 ) 조경록 ( 충북대학교교수 ) 조경순 ( 한국외국어대학교교수 ) 조경주 ( 원광대학교교수 ) 조남익 ( 서울대학교교수 ) 조도현 ( 인하공업전문대학교수 ) 조민호 ( 고려대학교교수 ) 조상복 ( 울산대학교교수 ) 조성현 ( 한양대학교교수 ) 조성환 ( 한국과학기술원교수 ) 조영민 ( 스카이크로스코리아대표이사 ) 조영조 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 조의식 ( 가천대학교교수 ) 조재문 ( 삼성전자전무 ) 조중휘 ( 인천대학교교수 ) 주영복 ( 한국기술교육대학교교수 ) 진성아 ( 성결대학교교수 ) 진수춘 ( 한백전자대표이사 ) 진 훈 ( 성균관대학교교수 ) 천경준 ( 씨젠회장 ) 최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) 최기영 ( 서울대학교교수 ) 최병호 ( 전자부품연구원센터장 ) 최성현 ( 서울대학교교수 ) 최승원 ( 한양대학교교수 ) 최승종 (LG 전자전무 ) 최영규 ( 한국교통대학교교수 ) 최용수 ( 성결대학교교수 ) 최우영 ( 연세대학교교수 ) 최정아 ( 삼성전자전무 ) 최조천 ( 목포해양대교수 ) 최종찬 ( 전자부품연구원본부장 ) 최종환 ( 대덕대학교교수 ) 최준림 ( 경북대학교교수 ) 최중호 ( 서울시립대학교교수 ) 최진성 (SK텔레콤전무 ) 최진식 ( 한양대학교교수 ) 최천원 ( 단국대학교교수 ) 최해철 ( 한밭대학교교수 ) 표현명 (KT 렌탈사장 ) 하영호 ( 경북대학교교수 ) 한대근 ( 실리콘웍스대표이사 ) 한동석 ( 경북대학교교수 ) 함철희 ( 삼성전자마스터 ) 허경무 ( 단국대학교교수 ) 허비또 (LG 유플러스상무 ) 허 염 ( 실리콘마이터스사장 ) 허 영 ( 한국전기연구원본부장 ) 허 준 ( 고려대학교교수 ) 호요성 ( 광주과학기술원교수 ) 홍국태 (LG 전자상무 ) 홍기상 ( 포항공과대학교교수 ) 홍대식 ( 연세대학교교수 ) 홍대형 ( 서강대학교교수 ) 홍민철 ( 숭실대학교교수 ) 홍성철 ( 한국과학기술원교수 ) 홍승홍 ( 인하대학교명예교수 ) 홍용택 ( 서울대학교교수 ) 홍유식 ( 상지대학교교수 ) 황선영 ( 서강대학교교수 ) 황승구 ( 한국전자통신연구원소장 ) 황승호 ( 현대자동차부사장 ) 황인철 ( 강원대학교교수 ) 사무국직원명단 송기원국장 - 업무총괄, 기획, 자문, 산학연, 선거이안순부장 - 재무 ( 본회 / 소사이어티 / 연구회 ), 회원, 포상, 임원관련배지영차장 - 국내학술대회, 총무, JSTS, 시스템및제어 / 신호처리 ( 소 ) 배기동차장 - 사업, 표준화, 반도체 / 컴퓨터 / 산업전자 ( 소 ), 용역변은정과장 - 국문논문, 학회지김천일과장 - 정보화, 교육 / 홍보, 홈페이지, 통신 ( 소 ) 이수진사원 - 국제학술대회, SPC, 국제협력

24 신 년 사 박병국학회장 ( 서울대학교교수 ) 존경하는대한전자공학회회원여러분, 을미년새해를맞이하여회원여러분의가정에건강과행운이함께하시기를기원합니다. 1946년에설립되어올해로창립 69년을맞이하는대한전자공학회는재적회원수 34,198명, 6개의소사이어티, 30 개연구회, 12개지부, 21개위원회를두고있는국내 IT 분야최대최고의학회로서, 전자 정보분야의학문과산업발전에크게기여해왔습니다. 최근에는영문학술지 JSTS 를 SCI에등재하고, 규모와내실양면에서뛰어난국내외학술대회를개최하며, IEEE, IEICE와같은국제학회와의협력을강화하는등학회위상제고를위해노력하고있습니다. 이러한대한전자공학회의전통을계승하고더높이도약하기위해저는금년한해동안다음과같은사항을중점적으로추진하고자합니다. 첫째, 학회학술활동의국내외적위상이한단계더상승할수있도록모든노력을다하겠습니다. 소사이어티및연구회를더욱활성화하고적극적으로지원하며, 새로운융합분야의연구회가신설되어전자공학의강점을타학문에접목시키는데기여하도록하겠습니다. 국문논문지의수월성을제고하여그위상을더욱강화시킴과동시에영문논문지 SPC의 SCI 등재를위한노력을지속하겠습니다. 국제학술대회의참가국을다변화하고, 저명국제학회와의네트워크를강화하며공동행사를늘려나가겠습니다. 둘째, 회원서비스강화를통하여회원증대를도모하겠습니다. 논문심사기간단축, 업무처리효율제고, 온라인서비스강화등을통하여회원의편의를극대화하고, 회원의 혜택을확대하겠습니다. 회원및특별회원사의학문적, 기술적성과에대한홍보를강화하며, 지부활동을적극지원하고본회활동에지방회원의참여를확대하겠습니다. 여성회원의학회활동을장려하고지원을확대하며, 직장대표제도를활성화하고회원수증가에따른포상을지속하겠습니다. 셋째, 산학연교류와협력을확대하겠습니다. 특별회원사회원추천제도를확대발전시키고, 여러산업체및연구기관회원들을학회임원, 위원회위원등으로영입하며, 학술대회등에대한산업체의참여를확대하겠습니다. 산업계의요청에부응하는단기강좌및워크숍을개최하고, 더많은산업체및연구기관의특별회원사유치에도힘쓰겠습니다. 넷째, 학회운영을효율화하고재정안정성확보에노력하겠습니다. 연구회, 소사이어티, 본회의유기적인연계로효율성을제고하겠습니다. 정부, 연구관리기관, 기업등과의연계로표준화, 평가등사업에참여하는한편, 수익성높은워크샵및세미나의발굴로지속적이고안정적인재원확보에노력하겠습니다. 회원여러분! 학회의주인으로서항상학회에많은관심을가져주시고, 다양한제안과적극적인참여를통해학회발전에기여하여주시기를부탁드립니다. 저를포함한학회집행부는금년한해동안여러회원님들과학회를위해최선의노력을다할것을약속드립니다. 을미년을맞이하여회원여러분의건승을기원합니다. 감사합니다. 12 _ The Magazine of the IEIE 12

25 임원워크샵개최 1월 6일 ( 화 ) 오후 2시학회회의실에서연간사업계획을발표하고논의하는임원워크샵을개최하였으며, 이번워크샵을통해학회의주요현황을파악하고향후추진방향을모색하는데도움이될수있었다. 었다. 이번회의에는총 50여명임원들이참석한가운데상견례, 임명장수여, 연간사업계획보고및각위원회위원명단승인등으로진행되었으며, 금년한해학회가새롭게도약하는한해가될수있도록노력하기로하였다. 특별회원및유관기관방문학회회장단은학회를후원하고있는특별회원및유관기관을방문하여 2014년도추진현황과 2015년도사업계획을보고하고상호협력방안을모색하였다. 제 1 차전체이사회개최 임원워크샵 1 월 6 일 ( 화 ) 오후 5 시학회회의실에서제 1 차전체이사회가개최되 네이버 ( 송창현이사 ) 방문 - 1 월 13 일 제 1 차전체이사회참석자단체사진 쏠리드 ( 정준대표이사 ) 방문 1 월 13 일 13 전자공학회지 _ 13

26 2015 년단기계속교육강좌 ( 고속디지털통신및네트워크기술 ) 개최 해동과학문화재단 ( 김정식이사장 ) 방문 1 월 14 일 통신연구회에서는 1월 12일 ( 월 )~16일( 금 ) 고려대학교창의관 B114 호에서 2015년단기계속교육강좌 ( 고속디지털통신및네트워크기술 ) 을개최하였다. 이번단기강좌에서는연구소, 산업체, 교육기관에종사하는분들에게최신디지털통신및네트워크기술을단기간에종합적으로습득할수있는기회를제공하기위하여디지털통신및네트워크전분야에서활발하게연구및기술개발을수행하고계시는여러교수님들을모시고 고속디지털통신및네트워크기술 을진행하였으며, 약 80명이참석하였다. SK 텔레콤 ( 박진효원장 ) 방문 1 월 15 일 2015 년단기계속교육강좌 ( 고속디지털통신및네트워크기술 ) TLI 방문 ( 김달수대표이사 ) 방문 1 월 15 일 한국전자통신연구원 ( 김흥남원장 ) 방문 1 월 16 일 14 _ The Magazine of the IEIE 14

27 News 신규회원가입현황 (201 년 12 월 10 일 년 1 월 19 일 ) 정회원조수현 (KT), 이아녕 (LG전자), 박진규 (LS산전), 한진섭 ( 광운대학교 ), 김도형 ( 국방과학연구소 ), 박병황 ( 국방과학연구소 ), 심보현 ( 국방기술품질원 ), 이규필 ( 삼성전자 ), 문영수 ( 삼성전자 ), 박일균 ( 엠투소프트 ), 김성완 ( 쓰리에이로직스 ( 주 )), 류창호 ( 쓰리에이로직스 ( 주 )), 천성훈 ( 쓰리에이로직스 ( 주 )), 황성규 ( 조선대학교 ), 윤기석 ( 한국스마트카드 ), 황영관 ( 한국원자력연구원 ) 이상 16명평생회원 최정환 ( 삼성전자 ), 이정수 ( 포항공과대학교 ) 이상 2 명 학생회원조경희 ( 고려대학교 ), 정현근 ( 고려대학교 ), 전한익 ( 과학기술연합대학원대학교 ), 조혜승 ( 광운대학교 ), 한경복 ( 광운대학교 ), 구동생 ( 대진대학교 ), 지순배 ( 명지대학교 ), 심슬기 ( 서강대학교 ), 이병화 ( 서강대학교 ), 조두형 ( 서강대학교 ), 알피안 ( 서울과학기술대학교 ), 서영수 ( 서울대학교 ), 이찬화 ( 서울대학교 ), 김상윤 ( 성균관대학교 ), 마문량 ( 성균관대학교 ), 박응규 ( 성균관대학교 ), 김지혜 ( 숭실대학교 ), 정승기 ( 숭실대학교 ), 김문기 ( 아주대학교 ), 김아현 ( 아주대학교 ), 정재헌 ( 아주대학교 ), 이원준 ( 연세대학교 ), 전태재 ( 연세대학교 ), 최미란 ( 이화여자대학교 ), 신희성 ( 인하대학교 ), 이태헌 ( 인하대학교 ), 정용수 ( 인하대학교 ), 조용민 ( 인하대학교 ), 허보영 ( 인하대학교 ), 정승한 ( 전북대학교 ), 고경리 ( 조선대학교 ), 김형태 ( 중앙대학교 ), 장진범 ( 중앙대학교 ), 장국한 ( 충북대학교 ), 정선재 ( 한국해양대학교 ), 이선우 ( 한양대학교 ) 이상 36명 15 전자공학회지 _ 15

28 학회일지 THE INSTITUTE OF ELECTRONICS AND INFORMATION ENGINEERS 2015년 1월 5일 ~ 2015년 1월 20일 1. 회의개최 회의명칭일시장소주요안건 제 1 차산업전자 ( 소 ) 이사회 1.16 학회회의실 - 임원상견례및사업계획논의외 ITC-CSCC 2015 TPC 조직 ( 위 ) 회의 1.19 학회회의실 - 프로그램구성논의외 SPC 편집 ( 위 ) 회의 1.20 힐튼호텔 - 논문모집논의외 2. 행사개최 행사명칭일시장소주관 2015 년단기계속교육강좌 ( 고속디지털통신및네트워크기술 ) 고려대학교창의관통신연구회 16 _ The Magazine of the IEIE 16

29 특 집 편 집 기 반도체소자제조기술동향 반도체산업부분은전력소자, 디스플레이, 조명, 에너지자원등방대한부분에서눈부신발전을거듭해오고있다. 이런산업분야에서최근집중적으로연구되어야하는기술사항에대하여고찰할필요성이있어, 성홍석본특집호는이러한반도체소자편집위원 ( 부천대학교 ) ( 전력반도체소자, 디스플레이소자, 태양전지등 ) 의제조기술및기술동향에관하여학계및산업계전문가들의논문 7편으로구성되었다. 첫째, SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황 ( 이병철 ) 에서는플러그인하이브리드자동차등전기자동차, 전철, 재생에너지, 데이터센터및스마트그리드용으로고온작동, 대전력 / 고주파전력변환용으로개발되고상업화가시도되고있는와이드갭반도체인 SiC 기반차세대파워디바이스의기술동향에대해소개하였다. 둘째, GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 ( 이병철외 ) 는 GaAs 더불어차세대화합물반도체플랫폼으로각광을받고있는 GaN 전자소자글로벌연구개발동향에관하여기술하였다. 셋째, 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 ( 권성훈 ) 에서는고출력 LED 소자제작과관련하여기판, 에피성장, 칩제작, 패키지에관한 4 가지부분에대하여중요사항에관하여고찰하였다. 넷째, OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 ( 이종근 ) 에서는 OLED의기본적인원리및구조, 제작방법을기술하였다. 다섯째, CMOS Image Sensor(CIS) 제작기술동향 ( 성홍석 ) 는큰크기로설계가가능한점, 낮은제조비용, 대폭향상된화질특성을갖는 CIS의제작기술과기본지식에대해다루었다. 여섯째, 고효율 Solar Cell 기술개발동향 ( 이해수 ) 에서는현존하는태양전지에대하여알아보고고효율화방법과차세대태양전지제조기술에대하여살펴보았다. 끝으로, 최신반도체공정기술 ( 김도영 ) 는전력소자를비롯하여스마트폰, 태브릿PC 등과같이다양한전기전자응용제품에사용되는기능성부품들의핵심기술로모든반도체소자제작기술의기초가되는실리콘공정의최근제조기술을몇가지측면에서살펴보았다. 연말연시의바쁜일정중에본특집호를위하여옥고를보내주신집필진여러분께감사드리며, 본특집호가반도체소자를위한제조기술전문가들의교류와협력을위한새로운계기가되어우리나라반도체소자산업의발전과경쟁력강화에기여할수있기를기원한다. 17 전자공학회지 _ 17

30 특집 SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황 SiC(Silicon Carbide) 기반 고출력전력소자제작 기술개발현황 Ⅰ. 서론 이병철 제이엘연구소 파워디바이스분야의시장점유율 50% 이상을일본이갖고있다. 일본 은전력반도체산업기술이소재산업과초미세가공기술이필수적인파워일렉트로닉스의특성을살려차세대파워일렉트로닉스분야에서도유지해가려고하고있다. 일본은 DRAM, 스마트폰, TV 등에서한국, Taiwan 등에뒤처진경험을파워일렉트로닉스분야에서는되풀이하지않기위해기술개발에전념하고있다. 차세대파워디바이스는에너지소비저감, 환경친화형자동차의핵심소재이면서전력계통전반에영향을미치는핵심기술이다. 본고에서는 50년가까파워일렉트로닉스기술은전력을이시장을지배해온 Si 파효율적으로제어하는기술이다. 중요워디바이스가성능한계에한것은파워를조절하는다이오드와 MOSFET을조화하는데있다. 도달하였고, 플러그인하이브리드자동차등전기자동차, 전철, 재생에너지, 데이터센터및스마트그리드용으로고온작동, 대전력 / 고주파전력변환용으로개발되고상업화가시도되고있는와이드갭반도체인 SiC 기반차세대파워디바이스의기술동향을알아본다. 전력소모량은발전으로부터산업용모터, 휴대형전자기기등에서최종적으로사용될때까지여러단계의전력변환과정을거치면서 50% 이르고있는실정이다. 변환효율 85% 내외의실리콘반도체를 SiC/GaN 등차세대파워디바이스로교체하면전력변환효율을 95% 로향상시킬수있을뿐만아니라소형경량화, 고내전압고속스위칭및고온작동특성등을활용할수있어에너지소비를크게저감시킬수있어지구온난화와에너지자원소비를획기적으로저감할수있게된다. 본고에서 18 _ The Magazine of the IEIE 18

31 SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황 는 SiC 파워소자제작에관련된부분에대하여살펴본다. Ⅱ. 본문 1. 파워일렉트로닉스 (Power Electronics) 전력의흐름은발전으로부터철도, 전기자동차, 휴대전화등디지털기기, 에어컨, 냉장고등에서소비될때까지전류를교류로부터직류로, 직류로부터교류로전환하면서주파수를변화, 전압을낮추거나높이는등 4가지로분류되는전력변환을거친다. 이전력변화의기술이파워일렉트로닉스기술이고, 사용되는소자가파워디바이스라부른다. 위에서언급한것처럼전력손실도가최대 50% 정도발생하고있다. 지구온난화저감을위하여전력에너지의효율적사용과 CO 2 를배출하지않는전력시스템개발이중요하게대두되고있다. 예를들면태양광발전, 배터리전기자동차등이다. 발전으로부터소비까지의전력흐름가운데서전력변환기술이미치는역할은매우커서이를대상으로한파워일렉트로닉스의기술혁신이요구된다. 파워일렉트로닉스기술은전력변환의구성을이루고있는파워디바이스는전력을변환하기위하여전력을효율적으로제어하는반도체디바이스이다. 1960년대에정류다이오드, 사이리스터등이상용화되고 1980년대후반에 Si-IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 가개발된후에는이를적용한인버터의보급으로전력이용효율이크게향상되었다. 지금까지디바이스구조는발전되어왔으나반도체재료는여전히실리콘 (Si) 이사용된다. < 그림 1> Si/Si IGBT/SiC의전력손실량비교도 ( 자료 :Yano경제연구소) 고내압, 고전류, 고온작동, 고주파수용파워디바이스에의시장요구와통전 / 스위칭시의에너지소비를저감할수있을것으로기대되는새로운반도체소자에의요구가탄화규소 (SiC: Silicon Carbide) 와질화갈륨 (GaN: Gallium Nitride) 등의차세대와이드갭반도체소자의개발을활발하게만들었다. 이차세대물질인 SiC/GaN 은 LED 산업의기판부분과장비산업부분의소재로각광받고있다. 2. 차세대파워디바이스 SiC/GaN Si를대체할것으로기대되어개발되고있는것이 SiC 과 GaN 및다이아몬드등와이드밴드갭 (Wide Band Gap) 반도체이다. 이들은 Si와비교하여결정격자가조밀하여밴드갭이약 3배, 절연파괴전계가약 10배, 전자포화속도가약 2배, 열전도가약 3배가되는등파워디바이스로가갖추어야될물성특성과화학적특성을모두나타낸다. 현재는 SiC/GaN 반도체를사용한파워디바이스가전력파워일렉트로닉스기술에뿐만아니라 LED(Light Emitting Diode) 산업의근간을이루고있다. 현재까지의 Si를사용한 Si 파워디바이스를사용한파워일렉트로닉스를제1세대라하고, SiC 등을적용하는파워일렉트로닉스를차세대, 제2세대파워일렉트로닉스라고부른다. Yano경제연구소는 2011년전체파워디바이스의세계시장규모를 156억 7,000만 $ 으로시산하고, 에어컨, 산업용모터용인버터등의신흥국에서의보급이확대되면서 2017년에는 261억 2,000만 $ 로성장할것으로전망한다. 이들의도입으로전력변환효율이 70% 정도향상되어에너지소비를저감시켜지구온난화를완화시켜줄것으로기대되기때문이다. < 그림 1> 은 10 kv 인버터회로에사용되는다이오드와스위칭디바이스의소재로 Si를사용하였을때와 SiC 를사용하였을경우의전력손실량을실험적으로측정하여나타낸것이다. 한쌍의 Si 다이오드와 IGBT 스위칭디바이스, SiC 다이오드와 Si 스위칭하이브리드, 전압을얻기위하여직렬로연결한경우의 All-Si, Si다이오드와 SiC 하이브리드, All-SiC의경우를비교하고있다 전자공학회지 _ 19

32 이병철 kw의손실이 5 kw의손실로저감되고있음을증명했다 kv 내압 Schottky 다이오드 의개발로열려진실용화의길은 1991년의 CREE의 SiC 결정시판과 2001 년의 Infineon에 SBD(Schottky Barrier Diode) 의시판으로이어지고 2010년 Rohm의 Double-Trench MOSFET의개발로본격적인산업화개발경쟁시대로돌입했다. SiC SBD(Schottky Barrier Diode) 는 2001의 Infineon의시판이후, 미국의 CREE, SemiSouth, 이태리 / 프랑스의 STMicro, 일본의 Rohm, 신일본무선등이내압 600~1.200 V에서 1 A급에서 50 A 급을시판하고있다. 스위칭디바이스로는 p-n접합의활용으로게이트산화막신뢰성에우려가없는 JFET(Junction Field Effect Transistor : 접합형전계효과트랜지스터 ) 가 Infineon, SemiSouth로부터시판되고있으나 normally-on 작동디바이스기때문에전기회로측면에서의과제가본격적인실용화에어려움을겪고있다. 본문제의대안으로큰기대가모아지고있는 normally-off(emode: Enhancementmode) 스위칭디바이스인 SiC MOSFET(Metal Oxide- Semiconductor Field Effect Transistor : 금속-산화물반도체전계효과트랜지스터 ) 는반전층 (Inversion Layer) 의이동도향상과산화막의장기안전성이과제로남아이의극복을위한개발경쟁이치열하게전개되고있다. 일본의 Rohm이 Double Trench구조의 MOSFET를개발하여소면적, 고효율, 대전류의가능성면에서한발앞서가는양상을보인다. 스위칭디바이스의신뢰성과성능대비가격이실용 < 표 1> Si와차세대파워반도체인 4H-SiC와 GaN의물성비교표 재료 Si GaAs 4H-SiC GaN 밴드갭 (ev) 비유전율 (ε) 절연파괴전계 (MV/cm) 포화전자속도 (107 cm/s) 전자이동도 (cm2/v-s) 정공이동도 (cm2/v-s) ~10 열전도율 (W/cmK) Baliga성능지수 화요건을충족시키지못하여도입이지지부진하였으나 Rohm의성과로신뢰성이확보되어 SiC-SBD와 SiC- MOSFET를탑재한본격적인파워모듈이출시됨에따라 SiC 파워디바이스시대가열렸다고할수있다. Ⅲ. 기술의개요 1. 와이드갭반도체물성특성비교및특성개선 (Si와차세대 SiC/GaN) < 표 1> 에서는 Si와차세대파워반도체인 4H-SiC와 GaN의물성비교표이다. 대표적인차세대파워반도체인 SiC와 Si와의파워디바이스의성능차이는다음과같이설명될수있다. 절연파괴전계가한자리수크기때문에 Si대비두께를 1/10으로줄일수있다. 디바이스동작시발생하는열은디바이스활성영역의고유 on저항에비례한다. 한쪽 p-n 단계접합1에서의간단한해석으로부터고유 on 저항은절연파괴전계의 3승에반비례하기때문에 SiC는 Si 와비교하여 2~3자리수작게된다. SiC의금지대폭은 Si의약 3배이다. 파워디바이스를사용할때발생하는열로고온이되어도진성커리어의발생이매우작아특성변화가작다. 실온과동등한동작특성을기대할수있다. 전류밀도도크게할수있어작은디바이스면적으로도충분하여전체를소형화할수있다. 실리콘의밴드갭은 1.1 ev로작기때문에열적으로여기된커리어수가불순물농도에대하여무시할수없을정도로커진다. 즉 p 형, n형의구별이되지않는상태가되어디바이스로서의성능을상실한다. 이와는대조적으로와이드밴드갭반도 < 그림 2> Si 와 SiC DMOS 의고온시 off-leak 특성 ( 자료 : 20 _ The Magazine of the IEIE 20

33 SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황 체디바이스는밴드갭이넓어비교적고온에서도캐리어 (Carrier) 수의증가가없어디바이스로서의기능을상실하지않는다. 그림 2는 Si와 SiC DMOS(Doble Diffusion Metal Oxide Semiconductor) 의고온시 off-leak 특성이다. Si의경우 150 와 175 의 off-leak가발생하고있으나밴드갭이 3.3 ev인 SiC의경우 200 이상에서도 off-leak가발생하고있지않다. 열적으로생성되는커리어수가작기때문이다. on 저항, 스위칭에너지손실등에의하여발생하는열도실리콘에비하여작고열전도율이커열발산이용이하여디바이스의온도상승이실리콘디바이스와비교하여작아진다. 내압이크고전류밀도를크게할수있어소형화가가능하여이것또한열발산을용이하게하여냉각시스템의소형화를가능하게한다. 고주파화로피동적요소인코일과, 컨덴서를소형화할수있어시스템을소형화할수있다. 이러한특성들은하이브리드자동차 / 배터리전기자동차등제한된공간의고온환경하에서작동해야하는인버터등에매우유리하다. Denso/ Toyota/Toyota 중앙연구소등이협력하여적극적으로개발하는이유이다. 다수캐리어 (Major Carrier) 디바이스인 SBD와 MOSFET에서는전류를운반하는캐리어는전자또는정공이다. 스위칭시에문제가되는스위치 off 시간은디바이스의공격층용량에축적되는커리어의방출시간이된다. 현행 Si 디바이스의핵심인 Si-IGBT는소수캐리어디바이스이기때문에스위치 off 시간은 on 시에주입된소수캐리어가소멸할때까지의긴시간이된다. 또한디바이스보호를위하여스위치 on/off 시의급격한전압변동을흡수하기위하여코일과스너버 ( 저항과용량 ) 를필요로한다. 이들주변부품에의한전력손실도크다. < 그림 3> 은 SiC SBD와 SiC MOSFET의구조개념도이다. < 그림 4> 는스위치 off 시의소멸시간비교도이다. 스위치-off시의 tail 전류가 Si-IGBT의경우비하여 SiC DMOSFET(Double-Diffusion Metal-Oxide Field Effect Transistor, 이중확산금속-산화물전계효과트랜지스터 ) 에서는최대스위칭로스가최대 90% 삭감되는것을보여주고있다. 또한 on저항의온도특성을살피면 SiC DMOSFET에서는온도의존성을보이지않고고온에서도 on-저항이매우낮음을볼수있다. < 그림 5> 은이론적설계에의한 Si-MOSFET와 SiC- MOSFET의비교예를보이고있는데그림 8에서보는보는바와같이 On 전압값을 1/200로줄일수있고, 전자농도도에피층에서 100배정도증가시킬수있음을볼수있다. 2010년에 Rohm이양산을개시한 SiC DMOSFET는내압 600V에서 on-저항이 0.4 Ω으로같은내압, 같은칩크기의 Si DMOSFET와비교하여 1/10이하의저 on- 저항을실현했다. 스위칭시간은 Si 디바이스가운데 on- 저항이상대적으로낮은 Si-IGBT와비교하여약 1/5로단축하여실리콘디바이스에서는실현할수없었던고속 < 그림 4> Si 와 SiC 의 DMOS 고온시 off-leak 특성비교 ( 자료 : < 그림 3> SiC SBD 와 SiC MOSFET 의구조개념도 < 그림 5> Si-MOS 와 SiC-MOSFET 의개념과성능비교 (a) Si-MOS 의경우 : On 전압 A/cm 2 (b) SiC-MOSFET 의경우 : On 전압 A/cm 2 21 전자공학회지 _ 21

34 이병철 스위칭과저 on-저항을실현했다. < 그림 5> 는디바이스특성차이를고려하여가상적인 Si-MOSFET와이상적인 SiC-MOSFET에서의특성을비교한것이다. SiC의열전도율은금속의구리 (Cu) 와같은크기의열전도율을갖기때문에열방산이커, SiC 파워디바이스에서는기기의냉각이공냉으로충분하여간소화소형화할수있다. 현재사용되고있는 Schottky Diode, 파워트랜지스터, 사이리스터, GTO(Gate Turn Off 사이리스터 ), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), 파워MOSFET 등파워디바이스의대부분은 Si( 일부 GaAs) 디바이스이고, 보다혁신적이고저손실을실현하기위해서는 SiC, GaN 등의와이드갭반도체를사용한디바이스가기대되고있다. SiC는밴드갭이 Si의 2~3배이다. 이때문에절연파괴전계가한자리수만큼크고, 포화전자속도는 2배, 열전도는 3배크기때문에통전상태에서의저항값이 Si 디바이스보다 2자리수만큼낮아질것으로예상된다. 작동온도상한이 500~600 로높고열전도도가높기때문에전열면적이적어도냉각이용이하다. SiC는하이브리드자동차, 연료전지자동차및배터리전기자동차등에서사용되고있는인버터를소형화 저손실화할수있다. 송배전용이나분산전원용의전력소자로 SiC를적용할수있게되면전력변환시의손실을크게저감할수있게된다. 에너지절약과환경부하저감을위하여스마트그리드구축에논의가활발하다. 교류 6000 V 등이사용되고있는송배전용으로는초고압디바이스가필요하게된다. 이를위하여충분한두께를필요로하고전도도변조를이용한저 on 저항을실현하기위하여바이폴라디바이스인 SiC IGBT의개발이필요하게된다. 현재 1200 V클래스의파워모듈에는 Si IGBT와 FED(Fast Recovery Diode) 으로이루어진조립품이널리사용되고있다. Rohm은 2012,3월하순부터 100 khz이상의고주파구동을가능하게하는 SiC-MOSFET 와 Si-SBD를조합한 1200 V/120 A의 Full SiC 모듈을개발하여양산출하했다. 태양광발전 power conditioner, 산업기기, server, air-con 용등에서많은저부하상태에서의효율개선이요구되고있었다. 이는순방향전압을저감하면역방향 leak전류가커지는어려움이있어이의실현이어려웠다. 이를프로세스와디바이스구조개선으로극복하여순방향전압을 1.35 V로낮춘 SiC SBD를양산시판한다. 2. SiC 기판용웨이퍼일종의구조세라믹스소재인 SiC( 탄화규소 ) 는오랫동안내마모재, 발열체, 반도체용지그, 특수내화재등으로사용되었다. 이경우중요한성능은기계적강도였으며, 순도나결정화정도는중요한지표가되지못하였다. 그러나이제는 Si(Silicon: 규소 ) 보다성능이월등한전자세라믹스의한가지인반도체로서, 높은성장가능성으로주목받고있는소재들가운데하나가됐다. SiC는우수한 Lattice parameter 성능때문에 GaN과더불어 LED나레이저의소재로응용되고있으며, 사용한계온도가높아서고온성능이요구되는자동차등의장치나센서류소재로, 높은 Breakdown field 성능때문에전력용소재로, 높은 Electron drift velocity 때문에휴대폰소자로연구개발되고있다. SiC 웨이퍼로전력반도체를제작하면기존실리콘기반반도체에비해전력소모를 10분의 1로줄이면서전력효율을높일수있고인버터도 4분의 1로축소할수있어크기도작아진다. 또스위칭속도가매우빠르고성능도향상되면서방열특성이우수해극한조건에서사용할수있다는장점도있다. 따라서에어컨의경우전력 70% 절감, 산전기기의경우스위칭속도 4배향상과전력 50% 절감, 신재생에너지의경우부피 14% 절감과에너지효율 99% 증대, 그린카의경우부피 / 무게 70% 감소와연비 10% 를증대시킬수있다. 또한일부에서는조명 (25%), 가전대기전력 (90%), 에어컨 (40%), 모터컨트롤 (30%) 등에서높은절전율을보고하고있다. SiC 웨이퍼가부품으로사용되기위해거치는단계는 Si 웨이퍼와크게다르지않다. 일단초고순도의 SiC 분말이준비되어야하고단결정성장이이루어져야하며커팅 (Cutting) 되어웨이퍼가만들어져야한다. 그리고다시에피웨이퍼로제작되고작은조각으로나뉘어반도체소자또는부품으로만들어져최종제품에장착된다. SiC 단결정은액상성장법을이용할수없기때문에승 22 _ The Magazine of the IEIE 22

35 SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황 전과송배전분야에서전력제어에광범위하게응용됨으 로써시스템크기와전력손실을동시에줄일수있을것 으로예상되고있다. 현재 SiC는 2001년 SBD(Schottky Barrier Diode) 의상용화를시작으로 2000년대후 반 JFET(Junction Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Field Effet Transistor) 이양 산중에있으며, PiN(Positive Intrinsic Negative) < 그림 6> 여러가지 SiC 단결정성장방법및모식도 diode, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), BJT(BipolarJunction Transistor) 가개발중에있다. 화법 (Sublimation), 용액성장법 (Liquid Phase Epitaxy, LTE), 고온기상증착법 (HTCVD) 등이개발되었으나 Lely 법을개량한 PVT법 (physical vapor transport) 이가장많이사용되고있다. < 그림 6> 에여러가지 SiC 단결정성장방법및모식도가도식되었다. SiC는 Si과C 원자간의공유결합을기본으로한결정으로, SiC 결정이적층되는순서에따라다른결정구조를갖는대표적인결정다형 (polytype) 재료이다. 가장많이나타나는상은 3C, 4H, 6H, 15R 등이며, 이중3C, 4H, 6H가가장많이연구되고있다. Free standingingot이 없는 3C는 Si 기판위에서 carbonization bufferlayer Ⅳ. SiC 단결정박막성장기술 를통한 epitaxy 연구가진행중에있지만큰격자불 일치 (20%) 와열팽창계수의차이 (8%) 로인해결함이적 실리콘소재를기반으로하는반도체산업은비약적인발전을거듭하여사회전반에미치는파급효과는매우크다. 지금까지도실리콘은반도체산업의주축소재로서현대의기술집약산업전반의기반이되고있다. 하지만최근에들어효율적인에너지이용에대한필요성이크게부각되고있어기존실리콘기반의 은고품질단결정박막의성장에는한계를지니고있다. 이와달리 4H-와 6H-SiC는 PVT (Physical Vapor Transport) 법을통해현재 4인치기판이개발되어상용화제품이출시되고있다. 특히 4H-SiC의경우 2011년세계적으로대표적인기업인미국의 Cree사와일본의신일본제철에서 6인치웨이퍼의개발 반도체소재의경우, 물리적인한계에까지다다르게되었고, 그로인 격자불일치는두물질간의격자상수가차이가있음을의미한다. 에성공하여곧양산화가이루어질전망이다. 4H-와 6H-SiC의물성 하여최근의기술요구수준을충족이런격자불일치때문에얻으려하는비교해보면, 4H-SiC의경우전자에너지갭의물질을제작하기어렵다. 할수없는상황에이르게되었다. 이동도가높고, 6H-SiC에비해결 이러한문제를해결하기위하여광대역에너지갭을갖는 SiC, GaN, ZnO그리고 AlN와같은화합물반도체소재개발이진행중에있으며, 그중에서 SiC와 GaN에대한연구개발이활발히진행되고있는상황이다. 그중에서도탄화규소 (SiC) 는고전압, 고출력및고주파응용분야에가장적합한차세대전력소자용소재로인식되고있다. 현재유럽, 미국그리고일본등에서적극적으로개발하고있으며, 앞으로고속전철및전기자동차의전력제어, 이동통신기지국의고주파증폭기, 발 정방향에대한비대칭성이적어전력소자의소재로더적합한것으로고려되고있으며따라서현재전력용반도체소자용으로는대부분 4H-SiC 소재개발에주력하고있다. < 표 2> 에비교물성치가표시되어있다. SiC 반도체공정은 < 그림 7> 과같이단결정성장과가공을통한 epi-ready 기판제조, 단결정박막성장 (epitaxy), 전력소자제작공정그리고인버터등시스템적용공정으로크게나눌수있다. SiC는확산공정을통해 p-n접합형성이불가능하기 23 전자공학회지 _ 23

36 이병철 < 표 2> 4H-SiC 와 6H-SiC 의물성비교표 물성 4H-SiC 6H-SiC Band gap Energy (ev) Thermal conductivity (W/ cm K) Electron mobility C-축과수직방향 ( cm2/v sec) C-축과수평방향 Breakdown voltage (106 V/ cm ) Sat. Elec. Drift Velocity (107 cm /sec) 2 2 < 그림 7> SiC 반도체공정의개략도 때문에소자제작을위해서는기판의표면에다른도핑농도혹은다른도핑타입을갖는단결정박막을성장시켜야한다. 또한특정소자제작을위해서는단결정박막의두께와도핑농도의조절이필요하다. SiC 에피박막성장은 1400~1800 의고온에서이루어지는것이일반적이다. 따라서기존실리콘반도체소재및소자공정과는달리소자공정중에에피박막을성장시키는것이불가능하여최근까지는소자공정업체보다는웨이퍼를생산하는소재업체가에피박막성장기술을주로개발하여왔다. 4H-SiC의경우 3C-SiC와달리대구경의고품질단결정기판을이용할수있기때문에동종단결정박막성장 (homo-epitaxial growth) 를통해격자상수와열팽창계수의차이로발생하는결정내스트레스및이로인한결함들을없앨수있었고품질의박막을형성할수있다. 일반적인 SiC 단결정박막성장은화학기상증착법 (CVD, Chemical Vapor Deposition) 을이용한다. 화학기상증착법은반도체공정에서폭넓게쓰이는공정으로넓은면적에서박막의두께및도핑농도균일성확 보및이의조절이용이하다. Molecular BeamEpitaxy (MBE), [1] Sublimation Epitaxy, [2] LiquidPhase Epitaxy(LPE) [3] 등의방법이연구중에있지만낮은성장속도, 높은 background 도핑농도, 표면형상저하문제등의이유로산업에적용하기는쉽지않은상태이다. SiC CVD는일반적으로 1600 의고온에서 SiH4와 C3H8을 Si와 C의반응가스로진행된다. 희석가스로사용하는수소가스는가열된기판위에서경계층을형성하게되고반응가스는분해되어경계층을통해확산하여기판에붙게된다. 수소의높은열전도율은기판으로확산하는반응가스의역류를방지하고가스의분해에중요한역할을한다. 기판표면에붙은가스는재배열되어단결정박막으로성장하게된다. 화학기상증착은 (1) 반응로내부로의가스유입, (2) 열로인한가스의분해및반응, (3) 분해된가스의기판으로의확산, (4) 기판에서의가스흡착및확산, (5) 기판에서결합또는탈착, 그리고마지막으로 (6) 부산물또는탈착된가스의배출로이루어진다. [4] 반응로는크게 cold-wall 과 hot-wall 방식으로구분할수있다. 1980년대와 90년대의초기 SiC 에피박막연구에서는 cold-wall 방식이대부분이었으나, 최근에는대부분 hot-wall 방식이이용되고있다. 이는 coldwall 반응로의경우성장속도가느리고가스의분해효율이낮기때문에 Hot-wall 반응로가산업적으로더유용하기때문이다. SiC CVD는고온에서이루어지기때문에 susceptor의균일한온도분포와순도가중요하다. 실리콘반도체공정의경우 1000 를넘는경우가드물어주로 SiC가 coating된 susceptor가사용된다. 반면, SiC 의경우높은공정온도로인하여 coating된 SiC의식각및이로인한불순물의오염이큰문제가될수있다. 현재는 SiC 에피탁시공정용으로는 TaC가코팅된소재를대부분사용하고있다. 현재국내에서진행중인초고순도 SiC 소재의개발은 SiC 반도체공정분야에서도큰기여를할것으로기대된다. < 그림 8> 은 SiC CVD 시스템의주된공급업체인 Aixtron사의 SiC 에피탁시성장용반응로이다. < 그림 8(a)> 는 Linkoping 대학의 Kordina교수가개발한것을기초로한 Horizontal hot-wall 반응로 24 _ The Magazine of the IEIE 24

37 SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황 < 그림 8> SiC 단결정박막성장용반응로 의도식도이다. 반응로는쿼츠튜브, Graphite felt, TaC 코팅된고순도 Graphite Susceptor, RF coil로이루어져있다. 최근상용화된장비의경우, Susceptor 위의기판을가스로회전시키는방식으로박막의두께및도핑농도의균일성을향상시키는기술이도입되고있다. 양산을위한 planetary 반응로 (< 그림 8(b)>) 는현재 10장의 4인치기판및 6장의 6인치기판에의박막성장이동시에가능한설비로서 SiC 소재및소자의상용화에있어큰걸림돌이되어왔던높은생산단가를줄일수있도록하고있다. SiC 단결정박막공정은 in-situ etching과박막성장으로나눌수있다. 기판표면의전처리과정을통해서 CMP 공정후기판에남아있는스크래치와 damage를제거하여고품질의박막을성장할수있다. In-situ etching 은일반적으로수소가스를사용하지만 etching 동안기판의 Si과 C가서로다른비율로탈착하고기판의오프각도와면에의해 etching 후다른양상을보이기때문에 C- 또는 Si-rich 분위기에서진행한다. 또한 Si droplet이발생하여 Si 흡착이일어날경우 HCl 등을사용하여 Cl을첨가하기도한다. [5] 이는 Cl이 Si와결합이양호하기때문에 Si droplet을표면에서제거하기때문이다. 앞서언급되었듯이일반적으로 SiC 박막을성장은 SiH4, C3H8이주로쓰이지만최근 Chlorine을추가로더해주는공정이많이연구되고있다. Chlorine 은 HCl을사용하거나 SiCl4(Tetrachlorosilane), SiH2Cl2(Dichlorosilane), SiHCl3(Trichlorosilane), CHCl3, CH3SiCl3(Methyltrichlorosilane) 와같이 chlorine을함유한전구체를사용하여주입한다. Chlorine 사용은 Si droplet 형성을방지하고단결정박막내에 3C의형성을억제하는데효과적인것으로알려 < 그림 9> SiC 결정내의다양한결함들 ( 자료 :KIEEME 24, 779 (2011).) 져있다. [5-6] 이러한새로운원료물질의적용으로고속 (100um/hr) 의단결정박막성장이성공했으며, 이것이외에도다양한방법으로고속성장연구가진행되고있다. 이는 SiC 소재가전력용반도체, 그중에서도초고압의소자로의응용이기대되기때문으로 100~200 um의고품질단결정박막을단기에성장시키는것이가격경쟁력에서중요하기때문이다. SiC는다양한형태의적층순서가가능하여다양한결정다형이존재한다. 따라서동일성장조건에서하나의결정다형으로제어하는것이큰문제점으로인식되어왔다. 초기에는사파이어등의기판을이용하거나동일기판을이용하더라도 On-axis기판을이용하였으며, 이경우성장된박막이다양한결정다형을갖는경우가많았다. 이에 1994년일본의 Matsunami 그룹에서 <11-20> 방향으로의도적인 Off- angle 을가진기판을이용함으로써보다저온에서결정다형이제어된박막의성장에성공하였다. 이후 SiC 단결정박막성장의경우상기 Off-axis 박막성장이표준화된공정으로자리잡고있다. TSD, TED, BPD, stacking faults, carrot, triangulardefect등다양한형태의결함들이존재한다. 결함들의모습이 < 그림 9> 에나타나있다. 이들중 micropipe와 BPD는전력반도체소자의특성과신뢰성에심각한문제를야기하는 killer defect로알려져있다. 최근에는기존의결함외에도 TED II로분류되는결함이보고되기도했다. 이에대해서는보다세밀 25 전자공학회지 _ 25

38 이병철 한분석이필요해보이지만기존의 TED 보다는더작은 etch pit 크기를갖고 c축방향으로진행되는특징으로미루어기존 TED와는달리기저면이아닌방향으로의 burgers vector를가진 mixed type의전위로고려되고있다. [7] 대부분의결함들은기판의결함이단결정박막성장중에지속적으로성장하는경우가많아단결정기판웨이퍼의품질향상이단결정박막및소자의특성향상에있어중요한요소가된다. 그밖에도 Carrot 및 Triangular defect는주로단결정박막성장시표면의스크래치, particle 등에서출발하 으로 stacking fault에의한 etch line이형성되고그끝에는원래의 BPD보다작은에치피트가형성된것을볼수있는데이는새롭게생긴 partial전위에의한것이다. < 그림 10(c)> 는전류가인가되기전에관찰한에치피트의분포로서 < 그림 10(b)> 에서와같은 stacking fault line 이나 partial 전위에의한에치피트가나타나지않음을확인할수있다. 이후 BPD를제거하고자하는연구들이진행되어단결정기판에서의 BPD 제어및박막성장도중에 BPD를제거하는성과들이보고되었다. 현재는 BPD가 TED와 burgers vector의크기와방향이 여소자제작공정및소자특성에큰영향을미치는 Killer defect중의하나로고려되고있다. 2000년독일 Siemens연구팀에의해단결정박막에존재하는 에치피트는결정내의결함으로에칭시피트의모습을보인다. 이에치피트는결정의방향에따라다양한모습을갖는다. 같다는점을이용하여박막성장시 BPD를 TED로변환하는기술이주된기술로자리잡고있다. BPD와 TED의경우동일한크기와방향을갖는 Burgers vector를가짐에도 BPD가소자작동시 Stacking fault를발생시키고, 이들이전자들의 trap으로작용하여소자의신뢰성이급격히나빠지는것이발견되었다. 이러한현상은주로전압 불구하고이동방향및특성이달라 TED로변환된결함은소자동작시 stacking fault를발생하지않는것으로밝혀졌다. 인가상태에서전류가흐름에따라 PD가있던영역에서 점차 stacking fault들이발생하여성장하는모습을 EL Ⅴ. 맺음말 (electroluminescence) 로관찰하게된다. < 그림 10> 에 그모습을볼수있다. < 그림 10> 에서볼수있듯이새롭게형성된 stacking fault들은전자들의 trap으로작용하게되어검은부분으로나타나게된다. 이는하나의 BPD가두개의 partial 전위로분화하고그사이에 stacking fault가형성되어나타나는현상으로서 < 그림 10(b)> 에서처럼다시 KOH 에칭을통하여결함들을관찰하면 BPD를중심으로한쪽 최근주목받고있는 SiC 소재는고온에서의안정적인동작과시스템의부피감소, 높은전력변환효율로인해향후에는많은수요가예측되고있다. 하지만아직단결정성장, 가공, 단결정박막성장, 전력소자공정에이르기까지각단계에서해결해야할과제가여전히남아있다. 특히단결정박막성장은기판의결함을제거하거나완화하여 SiC 소재가가지는물성을최대한구현하도록 하고, 필요한도핑농도와두께를가지는박막을제공하 여소자의정격을결정하는가장중요한공정이다. 소자 에적용가능한 SiC 소재개발및상업화를위해서는낮 은 background 도핑구현, 여러가지결함제어및소자 에미치는영향에대한연구, 공정변수제어, 생산성증 < 그림 10> 소자동작시 BPD에의한 stacking faults 발생. 대및양산화적용기술개발등의끊임없는노력이뒤따 (a) EL을이용한적층결함관찰, (b) KOH 에칭을통한적층결함관찰, (c) 적층결함발생전기판의결함관찰라야할것이다. ( 자료 :KIEEME 24, 779 (2011).) 시스템반도체는메모리반도체에비해큰시장규모와 26 _ The Magazine of the IEIE 26

39 SiC(Silicon Carbide) 기반고출력전력소자제작기술개발현황 높은부가가치를갖는분야지만우리나라반도체산업은메모리분야에편중되어기술인력부족, 영세성, 팹리스-파운드리-수요기업간의협력부족으로시스템반도체산업은고전하는상황이다. 시스템반도체중전력에너지반도체시장은높은성장성이예상되지만진입장벽으로인해새로운시장참여자의접근이제한적인것이시장의현실이다. 진입장벽이높은지식집약형산업으로여러분야의경험과노하우가오랜시간축적되어있기때문에후발주자의진입이어려움이예상된다. 개별소자및중대형용량전력에너지반도체는유럽이강세, Power IC는미국, 전력모듈은일본으로분야별영역이견고히구축시스템반도체시장으로본격적인진출및국가적인에너지절감을위해고효율전력에너지반도체기술개발에정부, 팹리스, 파운드리, 수요기업의역량집중필요하다. 전력에너지반도체는최첨단미세공정이불필요하여국내팹리스기업의기술수준에적합하고, 국내에자동차, 가전, 중전기기등글로벌수요기업이존재하므로, 이를활용하여정체상태에빠진팹리스및파운드리업계에돌파구제공할수있을것이라예상된다. 이병철 1986 년 2 월전북대학교물리학과학사 1988 년 8 월전북대학교물리학과석사 1996 년 8 월전북대학교물리학과이학박사 1996 년 11 월 ~2004 년 3 월 동부하이텍 2004 년 4 월 ~2005 년 7 월옵토팩 2005 년 10 월 ~2008 년 8 월광전자 2008 년 9 월 ~2010 년 9 월 에이스프라임연구소장 2010 년 10 월 ~2012 년 2 월포엔사연구소장 2012 년 3 월 ~2012 년 8 월 씨에스이연구소장 2012 년 9 월 ~2013 년 8 월 제이하라부사장 2013 년 9 월 ~ 현재제이엘연구소장 < 관심분야 > 디스플레이, 전력소자, PKG 참고문헌 [1] E. Saito, A. Konno, T. Ito, K. Yasui, H. Nakazawa, T. Endoh, Y. Narita, M. Suemitsu, Appl. Surf. Sci. 254, 6235 (2008). [2] M. Syvajarvi, R. Yakimova, M. Tuominen, A.Kakanova- Georgieva, M. F. MacMillan, A. Henry, Q. Wahab, E. Janzen, J. of Cryst. Growth 197, [3] R. Yakimova, M. Tuominen, A. S. Bakin, J. O. Fornell, A. Vehanen, E. Janzen, Inst. Phys. Conf. Ser. 142, 101 (1996). [4] M. L. Hitchman, K. F. Jensen, Chem. Vap. Dep. Principels and Applications, Academic press:london, 32 (1993). [5] A. A. Burk Jr., L.B. Rowland, J. Cryst. Growth 167, 586 (1996). [6] Z.Y. Xie, J.H. Edgar, B. K. Burkland, J.T. George, J. Chaudhuri, J. Cryst. Growth 224,235(2001). [7] Y. J. Shin, W. J. Kim, J. H. Moon, and W. Bahng, KIEEME 24, 779 (2011). 27 전자공학회지 _ 27

40 특집 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작 기술개발현황 Ⅰ. 서론 본고에서 GaAs 더불어차세대화합물반도체플랫폼으로각광을받고있는 GaN 전자소자글로벌연구개발동향에관하여기술하고자한다. GaN 전자소자는와이드밴드갭 (Eg=3.4eV) 과고온안정성 (700 C) 등재료적인특징으로인하여고출력 RF 전력증폭기와고전력용전력반도체응용에큰장점을가진다. GaN 전자소자기술동향에서는먼저미국, 유럽, 일본을중심으로한대형국책연구프로젝트분석을통한 RF 전력증폭기연구개발방향을살펴보고, 후반부에서는이동통신기지국, 선박및군용레이더트랜시버용고출력 RF 전력증폭기의응용분야에관하여알아본다. 이러한총체적인동향분석을통하여차세대반도체의신시장개척과선진입을위한 GaN 전자소자의연구개발방향과조기상용화의중요성을함께생각해보고자한다. Ⅱ. 본론 이병철제이엘연구소성홍석부천대학교 1. 파워디바이스개요우리나라는물론이고전세계적으로에너지부족및환경오염에대한두려움이커지고있는가운데반도체소자영역에서전기를절약하기위하여고효율, 친환경의파워디바이스에대한관심이점점증가하고있다. 파워디바이스는신호및정보를처리, 저장하는시스템반도체나메모리반도체와달리전기에너지의변환 / 제어처리를수행하는반도체소자로서전기를처리하는모든전기전자기기 ( 스마트그리드, 가전, 휴대폰, 자동차등 ) 에사용되는데, 주로전력변환 (AC DC, DC AC), 전력변압 ( 감압, 승압 ), 전력안정, 전력효율최적화 ( 분배, 제어 ) 등에사용된다. 전력에너지반도체는응용분야와내압특성에따라개별소자 28 _ The Magazine of the IEIE 28

41 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 < 그림 1> 전력범위와스위칭주파수에대한다양한파워디바이스기술의적용분야 2. GaN 파워디바이스필요성파워디바이스는전자기기의효율적에너지사용, 안전성및신뢰성을좌우하는핵심부품으로에너지절감을통한친환경적인반도체소자이며, 특히수출주도형의국내전자기기산업의구조상핵심부품인파워디바이스의내재화는제품경쟁력을좌우하는핵심요소이다. 현재까지대부분의파워디바이스는실리콘반도체를기반으로제작되고있으나, 실리콘의물성적한계로인하여 IT 기반의모바일기기에서필요로하는저전력, 고효율특성과중전기기, 발전, 자동차등에서필요로하는고전압, 고전류및경량화등의다양한특성을만족하고있지못한실정이다. 이와비교하여밴드갭이넓은 (wide (discrete), 집적회로및다중소자를패키지로집적한모듈 (module) 형태로존재하며산업분야에따라전력레벨이다른반도체소자가사용되는데, GaN 파워디바이스는그린 IT의핵심기술중하나로 bandgap) 화합물반도체소재인 GaN (Gallium Nitride) 는실리콘소재대비우수한물성으로인하여차세대파워디바이스에서요구되는고내압및고전류구동이가능하며, 현재사용중인실리콘소재 서전력을시스템에배분하는제어와변환기능을가진소자로에너지를절약하고제품의크기를축소하 밴드갭 (band gap) 은전도대와가전자대사이의에너지폭을말한다. 화합물반도체의장점이이밴드갭을 의물성적한계를극복할수있는차세대반도체재료이다. 표 1은반도체종류별특성비교및 GaN 반 여전력공급장치나전력변환장치자유자재로조정할수있는장점이도체소재의고전력 / 내환경반도체있으나제작에어려움이많다. 에사용되고, 다양한응용제품을구로의응용가능성을나타낸것으로, 성하는핵심반도체로고효율 / 저손실에너지절감전력반도체기술및산업의선진화에크게기여할것으로예상하여미국과일본을중심으로여러나라에서활발히연구개발을진행중이다. 그림 1은전력범위와스위칭주파수에대한다양한파워디바이스기술의적용분야를도식화하여표현한것으로주로실리콘 (Silicon) 파워디바이스인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등이사용되며, 기존의파워디바이스인 IGBT의경우실리콘소재로인한고효율및초소형전력반도체소자제작에기술적인한계점에이르렀으며, 이러한한계점을극복하기위해차세대가전제품에탑재가능한고효율 초소형파워디바이스의필요성이증대되고있는가운데밴드갭이넓은 (wide bandgap) 화합물반도체기반의소자가활발히연구개발중에있다. GaN 반도체는실리콘이나갈륨비소와비교하면밴드갭 (Eg=3.4eV) 이넓은특성과고온 (700 ) 안정성에장점이있다. GaN 파워디바이스는실리콘파워디바이스에비하여낮은온-저항특성을가지고있으며, 이는파워디바이스동작에따른스위칭손실최소화및시스템소비전력최소화의장점이있고, GaN 의넓은밴드갭특성 (Si=1.1eV, GaN=3.2eV) 은파워디바이스의고온 고출력동작을가능하게하며, 고출력기반의전력시스템에사용되는인버터, 컨버터등의전력모듈에필요한냉각장치를최소화할수있다. 이는시스템의소형화및경량화를가능하게하여기존실리콘기반 IGBT에비해 30% 이상의에너지절감이가능하여 HEV나전기자동차에적용하면경량화, 전력변환효율향상, 전용냉각시스템을제거또는간소화할수있어연료소모를 10% 이상줄일수있다. < 그림 2> 는고전압 / 고전류 / 고주파수 / 고온동작에대한 29 전자공학회지 _ 29

42 이병철, 성홍석 < 표 1> 반도체종류별특성비교및 GaN 소재의고전력, 내환경반도체로의응용가능성 재료 Si GaAs GaN 포화전자속도 (107 cm/s) 초고주파응용고스위칭응용 절연파괴전계 (MV/cm) 고전력응용 밴드갭 (ev) 내전압응용 열전도율 (W/cm-K) 고온환경응용 Tmax( ) 냉각개선응용 < 그림 4> GaN Power device 시장 ( 출처 : Yole 2010) < 그림 5> GaN 파워디바이스응용부분 < 그림 2> 고전압 / 고전류 / 고주파수 / 고온동작에대한 GaN 반도체의특성을실리콘반도체, 갈륨비소 (GaAs, Gallium Arsenide) 반도체와비교 GaN 반도체의특성을실리콘반도체, 갈륨비소 (GaAs, Gallium Arsenide) 반도체와비교하여나타낸것이다. GaN 반도체는실리콘에비해 10배이상의높은항복전압특성을얻을수있어서 < 그림 3> 에서보는바와같이고내압소자제작시실리콘소재기반의전력반도체에비하여소자크기를소형화할수있는장점이있다. 또한 GaN 반도체는높은전자포화속도를가지며소자의스위칭시간이수ns이하로기존의실리콘전력반도체에비해 1/5 수준까지낮아스위칭방식의전력공급장치의 < 그림 3> IGBT 와 GaN 전력반도체의주요성능비교 소형화및고효율화가가능하다. GaN 파워디바이스를이용한응용분야는 < 그림 4> 와 < 그림 5> 에서보는바와같이 IT, 가전, 자동차, 산업용으로크게구분되며, 전력용량에따라다양한응용분야에적용된다. 특히절전기능이강조되는가전용제품의시장요구로인하여고효율인버터모듈의적용및시장규모가커지고있고글로벌에너지위기이후정부주도의절전규제강화와소비자의절전제품의우선적선택으로인하여가전제품의주요구매성능지수가되었다. 3. GaN-based Electronics의역사최초의 GaN 반도체재료는 1969년 Maruska와 Tietjen이 HVPE 방법에의한결정성장으로거슬러올라간다. 1971년에는 MOCVD 방법으로, 1983년에는 Akasaki 그룹에서 MBE 방법으로 GaN 결정을성장하였다. Mg 도핑과급속열처리를통한 p-형 GaN 반도체형성기술은 1992년 Nakamura 그룹에서소개되었다. AlGaN/GaN HEMT 소자는 1993년미국 SouthCarolina 대학의 Asif Khan 교수그룹에서처음으로보고를하였으며, 1997년 AlGaN/GaN HEMT on 30 _ The Magazine of the IEIE 30

43 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 SiC 소자를이용한 RF 전력특성은 4 GHz S-band에서 1.4 W, 10 GHz X-band에서 0.85 W 수준이었다. 최초의 AlGaN/GaN HBT 소자와 GaN MOSFET소자는 1998년에보고가되었으며, Zhang 그룹에서는 2000 년 p-n-p GaN BJT 소자를개발하였다. 2011년 12월현재상용화되어있는 AlGaN/GaN HEMT 소자는전력밀도가 4~8 W/mm 수준이며, 단일칩바최대출력전력은 TriQuint사 TGF 의경우 3GHz에서 90W 정도이다. 상용파운드리는 Cree, RFMD, TriQuint, UMS 등에서활용이가능하며, Cree와 TriQuint는 4인치 X-band MMIC 제작도가능하다. 그러나비용이워낙고가 (15~25만달러) 이며, 25 W 이상의고출력소자는대량주문제작의제약을받고있어국내에서 GaN 고부가가치산업을활성화하기위해서는고출력소자제작용공정개발과이를통한안정적인파운드리환경구축이시급한실정이다. 4. GaN 반도체의이슈 GaN 반도체는위와같은수많은장점에도불구하고 AlGaN과 GaN 에피의격자부정합 (lattice mismatched) 에의한특성열화, 결정결함 (crystal defects) 감소, 단결정성장 (ingot or bulk), 표면특성제어기술개발등아직도해결해야할여러가지의이슈를가지고있다. AlGaN/GaN 격자부정합에의한스트레인문제는유럽 Alcatel-Thales Ⅲ-V Labs를중심으로 AlInN/GaN 격자정합 (lattice matched) 에피구조및소자의개발과대체가활발히진행되고있으며, 결정결함, 특히전위밀도 (dislocation density) 가현재 109/cm 2 수준에머물고있어고품위 / 고수명소자를위해서는 105/cm 2 이하로결함농도를낮춰야할필요가있다. 이를위하여미국 Kyma Tech., 일본 Mitsubishi Chemical 등에서는 bulk GaN 성장에관한연구가한창이지만, 아직 2인치이상의대면적웨이퍼는구하기어려운상황이다. 5. GaN 반도체의다양한응용분야 < 그림 6> 은 GaN 반도체의주요응용분야를보여준다. GaN 반도체소자는크게광소자와전자소자로분류할 < 그림 6> GaN 반도체의주요응용분야 ( 자료 : Yole Dev; ABI Res, 2009.) 수있으며, 전자소자는다시통신용마이크로웨이브소자와전력전자용스위칭소자로나눌수있다. 광소자의응용분야는휴대전화기, 자동차, 조명용하이브리드 LED나레이저다이오드등이있으며, 전자소자의응용분야는먼저통신용으로고출력, 고효율 GaN 전력증폭기는이동통신기지국, 위성통신, 선박및군수레이더용송수신모듈의핵심소자이다. 그리고, 고속및저손실전력전자분야에서는가전제품, 산업체, 자동차, 그린에너지시스템에필요한인버터또는컨버터를구성하는트랜지스터나다이오드로사용된다. 이러한거대시장응용분야이외에도프랑스 Alcatel-Thales Ⅲ-V Labs를중심으로고온, 고압에서안정적인 GaN 반도체특성을이용하여극한환경 (harsh environment) 에서동작하는센서소자로도활용분야를점점넓혀가고있으며, 미국플로리다대학 J. S. Pearton 교수그룹에서는수소가스센서와바이오센서응용을위한연구도진행중이다. 6. GaN 결정구조및기본특성 GaN 결정구조는 Zinc-blend 구조와 Wurzite 구조로양분된다. 결정구조의기본변수가 < 표 2> 에나타나있다. Wurzite 구조는기본적으로 Hexagonal 결정구조가기반을이루고있으며 Hexagonal diamond에가깝다. 그구조가 < 그림 7> 에나타나있으며 < 그림 8> 에 Zincbrend 구조가도시되어있다. 31 전자공학회지 _ 31

44 이병철, 성홍석 PROPERTY/MATERIAL Cubic (Beta) GaN Hexagonal (Alpha) GaN Structure Zinc Blende Wurzite Stability Meta-stable Stable Lattice Parameter(s) at 300K 7. GaN 결정성장 nm a0 = nm c0 = nm Density at 300K 6.10 g.cm g.cm-3 Nature of Energy Gap Eg Direct Direct Energy Gap Eg at K < 표 2> GaN 결정구조인자 GaN 는청색과자외선영역에서의레이저다이오드 와발광다이오드같은광디바이스에응용되고있는 wide band gap 재료중가장매력있는재료중하나이다. 최근, GaN epilayer는보통사파이어나실리콘카바이드에서성장하고있지만, 기판과 GaN와의격자부정합으로인해고품위의 GaN 결정을성장하기에는어렵다. 결국, 고품질 GaN epilayer을얻기위해서는격자정합을이루는이상적인기판을개발해야한다. GaN 기판 (substrate) x10-4T2/ (T+600) ev Ching- Hua Su et al, 2002 < 그림 7> Wurzite 결정구조 ( 자료 : < 그림 8> Zinc-blend 결정구조 ( 자료 : 은고품질의 GaN epilayer을얻을수있는최적의성장용기판이다. 이러한기판을얻기위해서는적절한크기의두께를가진 GaN 결정이필수이다. 두꺼운 GaN 결정을얻을수있는대표적인성장법으로유망한세가지기술을고려할수있다. 고압결정성장, 수소화물증기상에피탁시, 승화샌드위치기술이다. 승화법을개조하여두꺼운 GaN를사파이어위에성장연구되고있다. 고품질 GaN 에피층에대한격자정합을이루는기판의개발인, 이연구는전형적인 RF 유도가열화학기상증착반응기에서금속갈륨과활성화된암모니아의직접반응에의해사파이어위에두꺼운 GaN의성장에중점을두고있다. 이성장방법은단일반응단계를포함하는전형적인화학기상증착의모든특성을가지고있다. 이공정은전형적인수소화물증기상에피탁시성장법이나승화법과비교하여갈륨과암모니아의손실을막을수있을것이다. 사파이어기판과갈륨소스사이의거리를증가시키면서두꺼운 GaN의결정성과광특성이개선되었다는주목할만한사실이관찰되었다고보고되었다. 이연구에서지금까지얻어진가장좋은성장조건에서, 뚜꺼운 GaN로부터 X선회절분석기곡선의 (0002) peak의반폭치가대략 684 arcsec이고, 실온에서광루미네센스 (PL) 로 mev에서 130 mev의반폭치를가진강한밴드가장자리발광이관찰되었다. 두꺼운 GaN막에대한 5 K에서의 PL 측정은반폭치가각각 8 mev 그리고 32 mev인 ev, ev에서엑시톤 (excition) 이 donors 그리고 acceptors에구속되므로강한 peak들이관찰됨을보여주었다. 32 μm /hr의성장속도를가진두꺼운 GaN의고품질의성장가능성이제시되고있다. 일부연구진은촉매를이용하여 GaN powder를합성하는방법의연구도진행되고있다. GaN powder는현재발광소자그리고고파워, 고온의전자소자에혁신적인역할을할것으로기대되어지는 GaN 기판을성장시키는위한원료나단결정기판으로사용되어질것으로기대되어진다. 그러나기판과결정성장의격자구조때문에생기는격자불일치를줄이기위해후막 GaN결정의성장이필요하게되었다. 후막단결정 GaN의부분적인성공이있었지만높은온 32 _ The Magazine of the IEIE 32

45 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 도와압력그리고어려운공정때문에후막성장이어려움을겪고있어이를보완하기위해 Seed를이용한용매속에서의 GaN powder를성장을시도하고있다. 촉매의전처리과정을거친후금속 Ga을촉매 (Ni,Co,Pt.) 와함께넣고가열하면서 N을포함하는기체를공급하여열에의해분해된기체와금속 Ga이용액속에서반응하여 GaN powder를합성하게된다. 반응은 bubbling 방법을사용하여공급기체를용액속으로공급하고촉매작용에의해 GaN seed가생성되고성장함으로써 GaN powder를얻을수있다. 촉매를사용함으로써활성화에너지가낮은반응경로로따라화학반응의속도를높여줄수있어서반응시간을줄일수있으며원하는생성물의선택성을향상시킬수있다. 촉매작용에의해 seed의생성과성장속도가빨라지고 powder의크기가증가하게된다. 이와같은결정성장방법은 GaN의단결정기판을성장하고보다높은수율의 GaN powder의생산을할수 Epitaxy), MBE(Moleculal Beam Epitaxy), OMVPE(Organo-Metallic Vapor Phase Epitaxy) 등여러방법이시도되었지만, 지난수년간 GaN 박막은사파이어기판위에유기금속기상화학증착법 (OMVPE) 에의해가장많이증착되어왔다. GaN 박막증착과관련하여, 가장큰문제점은호모에피텍시 (homoepitaxy) 성장을위한양질의단결정기판의부재로이로인한박막내결함 (defect) 이소자특성과직결되는 LD 등의소자개발에큰장애가되고있다. 현재상업적으로주로사용하고있는사파이어기판은 GaN와의격자불일치 ( 약 14 %) 와열팽창계수불일치 ( 약 25 %) 가매우커서성장되는에피층내에많은격자결함을발생시켜양질의 GaN 성장을어렵게만들고있으며, 이렇게생성된격자결함은궁극적으로소자의성능을저하시키고있다. [3] 따라서이와같은문제점들을근본적으로해결하기위한방편으로서호모에피텍시성장에적합한 GaN 기판을제작하기위한연구가활발히진행되고있다. [4-5] 현 있을것으로기대된다. Ⅲ-nitride 화합물반도체가전세계적으로주목을받고있다. 이것은 Wurtzite 구조를가지는 Ⅲ- Ⅴ족질화물반도체가 1.9 ev(inn) 에서 3.4 ev(gan), 6.2 ev(aln) III-Nitride 화합물반도체는주기율표상의 3족의원소와 Nitride가결합된화합물반도체이다. 흔히질화물반도체로명명되고있고, 일반적인표기법으로사용하고있다. 재연구되고있는여러가지증착기술중 GaAs와같은 Ⅲ-Ⅴ족반도체증착에널리사용되어온 HVPE 법은결정성장속도가시간당수십μm인이점이있기때문에넓은면적을갖는준벌크 (quasi-bulk) GaN 에이르는직접천이형금지대폭을가지고있어질화물의조성에따라가시광선에서자외선의전파장영역에서의밴드갭엔지니어링이가능하기때문이다. 또한 ZnS, InP, GaAs 등기존의화합물반도체에비해고온에서구조적안정성이매우우수하고높은경도와열전도, 화학적안정성등과같은특성을가졌기때문에고온고출력전자소자로도각광을받고있다. 이러한이점들때문에전세계의거의모든기업체또는학교연구소에서활발한연구를하고있다. 하지만현재까지 GaN을기초로한고휘도의청, 녹색 LED와연속발진하는청자색 LD를개발한연구소는전세계적으로그리많지않다. 이는고품질의 Ⅲ-nitride의성장이매우어렵다는것을말하는것으로아직도개발의여지가많다는것을의미한다. [1-2] 초기의성장은 HVPE(Hydride Vapor Phase 기판제조의실현가능성이높은기술로알려져있다. [6-7] HVPE 반응장치는 Ⅲ족과 Ⅴ족전구체로서 TMGa (Trimethyl gallium) 과 NH3를각각사용하는장치로서, TMGa과 HCl을반응시켜 chlorinated gallium을생성시킨후이를 NH3와함께열분해시켜양질의 GaN 박막을성장시키는장치이다. 먼저 TMGa과 HCl을 source zone에서반응시킨후별도의석영관으로 NH3를주입하여사파이어기판위에 GaN을성장시키는방법이다. 이방법은기존의 HVPE법에의한높은성장속도를유지하면서도빠른반응물의교환, HCl 반응후의불순물유입및 HVPE법의 source 문제와 NH3의분해문제를개선한장점을가지고있다. 반응기와반응가스도입부는모두석영관으로구성된다. 각각독립적으로조정되는온도영역들을가진전기로에의해가열된다. 특히 TMGa 33 전자공학회지 _ 33

46 이병철, 성홍석 < 그림 9> 일반적인 HVPE 반응로의개략도 ( 자료 :http//hvpe.egloos.com) < 그림 10> 반응로안에서의공정흐름도 ( 자료 :hitachi-cable.com) 의도입부인중앙의 tube는 TMGa가적정온도영역에정확히주입될수있도록이동가능한형태로제작하는방법을취하고있다. Source zone에서생성된 chlorinated gallium과반응할 NH3도별도의석영관을통해주입된후반응시켜최적의증착조건을이룰수있도록제작되고있다. 반응기의개략도가 < 그림 9> 에나타내었다. 반응로안에서의공정도가 < 그림 10> 에도시되었다. < 그림 12> Enhancement mode FET 구조 ( 자료 : 자개스층을이용한다는것이다. 위구조는동작이공핍 (depletion mode) 이다. 반면증가 (enhancement mode) 도연구가활발한데전형적인구조가 < 그림 12> 에나타나있다. Depletion mode와다른점은게이트를통한전류제어를위해게이트전극형성후절연체를성장시켜소오스와드레인과분리시키는구조를갖는다는것이다. < 그림 13> 에 Depletion mode, < 그림 14> 에 Enhancement mode의드레인전압 (VD) 과전류 (ID) 의특성이나타나있다. 8. GaN 기반파워소자 GaN 기반파워소자는고속스위칭 FET가주류를이루고있다. < 그림 11> 에기본적구조를나타내었다. 구조를보면기판으로 Si을사용하여그위에절연을위해 AlN층을형성하고 2차원 (2DEG) 전자개스의형성을위한 GaN층을형성시킨다. 3극분리를위하여 AlGaN층을형성하고게이트 (G) 와소오스 (S)/ 드레인전극과분리시키는전형적인 FET 구조를갖는다. 일반적 FET와다른점은 3차원벌크특성이아닌 2차원전 < 그림 13> Depletion mode 의드레인전압 (VD) 과전류 (ID) 의특성 ( 자료 : < 그림 11> 전형적인 source, gate and drain. 3 극의메탈 - 반도체컨텍을갖는 AIGaN/GaN HFET 구조 ( 자료 : < 그림 14> Enhancement mode 의드레인전압 (VD) 과전류 (ID) 의특성 ( 자료 : 34 _ The Magazine of the IEIE 34

47 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 Ⅲ. GaN 기반파워소자의연구개발및생산의파급효과 < 그림 15> 후지쯔사의 GaN 기반 FET 구조 < 그림 16> 일반파워 MOSFETs 과 Enhancement mode GaN FETs 비교도 ( 자료 : 현재에도여러가지구조변화를통해보다안정적이 고, 초고속소자제작을위해해외와국내연구진에의해활발한기술개발이이루어지고있다. < 그림 15> 에일본의후지쯔사에개발구조가도시되어있다. 위구조들은일반파워 MOSFET와다른패키지모습을갖는데여러가지패키지모습이 < 그림 16> 에나타나있다. 기술적측면에서보면실리콘기판위에 GaN 에피를성장하여공정제작하는 GaN-on-Si 파워디바이스의경우실리콘표준CMOS 기반반도체유휴공정설비 (8인치이하 ) 활용이가능하므로자원재활용에기여할수있으며, Si-소자대비 WBG(GaN, SiC) 소자의전력변환효율측면에서비교해보면 DC-DC 전력변환의경우는 3 % 포인트, AC-DC 전력변환의경우는 % 포인트, DC-AC 전력변환의경우는 2-3 % 포인트정도우수한특성으로나타나며, 이와같은 WBG 소자와같은고효율전력반도체를통한전기에너지변환효율절감을통한전력설비투자비용을감소할수있다. 국제적환경문제인온실가스저감을통한환경개선이가능하며, 향후급격한시장성장이예측되는가전제품및주거시스템용 PV 인버터, 자동차 (HEV/EV/PHEV) 모터드라이브및멀티에어컨시스템시장에도사용될수있어서관련응용산업을동반성장을유도할수있을뿐만아니라 GaN 파워디바이스는모듈화및집적화를통해더높은부가가치를창출할수있기때문에관련한소재산업의동반성장도유도할수있다. 경제적 산업적측면에서는현재전력반도체의대부분은미국, 유럽, 일본등해외로부터의수입에대다수의존하고있기때문에전력반도체의수입대체및시스템반도체의무역적자해소가절실히필요하며, 비메모리반도체의대일및대미무역적자의원인을제공하고있다. 따라서세계최고수준의공정기술을바탕으로미래시장선점을위한차세대디바이스로친환경절전형 GaN 파워디바이스를개발함으로써국내비메모리반도체산업의국가경쟁력을제고할수있다. 발전전망은현재 GaN 전력반도체 (FET/SBD) 소자기술은 Si, Sapphire, SiC 기판상에에피성장된웨이퍼를사용하고있다. 이와같이양질의벌크 GaN 웨이퍼가없어수평형 (lateral) 구조의트랜지스터와다이오드를연구개발하고있는실정이다. 따라서소자의누설전류감소및전류량증가에제약이따른다. 이를해결하기위 35 전자공학회지 _ 35

48 이병철, 성홍석 국산화기시급한실정이다. 현재국내대학, 연구소, 기업등에서산발적이고비체계적으로수행중인 GaN 전력반도체기술개발형태에서벗어나정부가주도적으로예비타당성등을통하여산업체와함께체계적으로고효율 전력에너지반도체기술개발및산업화를견인해나가야할것으로생각된다. < 그림 17> GaN 기반산업응용의다양성해서는향후양질의대면적벌크 GaN 결정성장및에피성장기술의개발과함께수직형 (vertical) 소자의연구개발이반드시필요할것으로생각된다. < 그림 17> 의응용다양성을볼수있다. 일례로미국 Avogy사는 2013년 10월에 WiPDA 2013 워크샵에서 1700 V/5 A급 GaN-on-GaN SBD 소자결과를발표하였으며, [8] 3700 V급고내압소자도소개하여그가능성을보였다. Ⅳ. 맺음말 본고에서 GaN의기본적물리적특성, 결정성장방법, 소자구조, 패키지, 사회전반파급효과에대하여간략하게알아보았다. 전세계적으로차세대에너지절감형반도체인넓은밴드갭반도체, 특히 GaN 전력반도체는현재기술인실리콘전력반도체의대체기술로활발한연구개발이진행중이다. 청색레이저다이오드로의응용에서시작한질화갈륨단결정기판은레이져다이오드시장에서쓰임새가더욱더확대되고있고, 고효율고출력 LED 분야에서는레이져다이오드에서처럼결국채택되어수직형 LED용으로서그시장이확대될것이다. 자동차및산업기기에서의전력소자로서응용은가격과품질이확보되어야그성능을발휘할것이다. 이는질화갈륨그자체의뛰어난물질특성에기인하며단지저렴하고품질이좋은단결정기판을만드는일이과제로남아있다. 따라서기술선점과새로운시장창출및선점을위하여정부주도적인지원을바탕으로 GaN 전력반도체기술의 참고문헌 [1] S. Nakamura, The Blue Laser Diode, Springer-Verlag, Berlin, (1997). [2] S. Nakamura, T. Mukai, and M. Senoh, Appl. Phys. Lett. 64, 1687 (1994) [3] S. Chadda, M. Pelcynski, K. Malloy and S. Hersee, Mat. Res. Pro. 326, 353 (1994). [4] Compound Semiconductors, 3, 10 (1997). [5] C. Sasaoka, H. Sunakawa, A. Kimura, M. Nido and A. Usui, ICNS 97, Tokushima Japan, S-4 (1997). [6] T. Detchprom, T. Kuroda, K. Hiramatsu, N. Sawaki and H. Goto, Inst. Phys. Conf Ser. 142, (1996). [7] T. Detchprom, K. Hiramatsu, K. Itoh and I. Akasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1454 (1992). [8] D. Disney, Very-High Performance GaN-on-GaN Diodes, 1st IEEE Workshop on Wide bandgap Devices and Applications 2013 Proceeding. 36 _ The Magazine of the IEIE 36

49 GaN(Gallium Nitride) 기반전력소자제작기술개발현황 이병철 1986 년 2 월전북대학교물리학과학사 1988 년 8 월전북대학교물리학과석사 1996 년 8 월전북대학교물리학과이학박사 1996 년 11 월 ~2004 년 3 월 동부하이텍 2004 년 4 월 ~2005 년 7 월옵토팩 2005 년 10 월 ~2008 년 8 월광전자 2008 년 9 월 ~2010 년 9 월 에이스프라임연구소장 2010 년 10 월 ~2012 년 2 월포엔사연구소장 2012 년 3 월 ~2012 년 8 월 씨에스이연구소장 2012 년 9 월 ~2013 년 8 월 제이하라부사장 2013 년 9 월 ~ 현재제이엘연구소장 < 관심분야 > 디스플레이, 전력소자, PKG 성홍석 1986 년 2 월서강대학교전자공학과학사 1988 년 2 월서강대학교전자공학과석사 1997 년 2 월서강대학교전자공학과박사 1988 년 2 월 ~2000 년 2 월한국전자통신연구원선임연구원 2000 년 3 월 ~ 현재부천대학교부교수 < 관심분야 > 반도체장비, 자동화설비제어 37 전자공학회지 _ 37

50 특집 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 고출력 LED 조명개발및 기술개발동향 Ⅰ. 서론 권성훈 ( 주 ) 대화기업부설연구소 최초의가시광선 LED( 발광다이오드 ) 가 1962 년개발된이래 1960 년대적색 LED, 1970~1980년대를거치면서녹색 LED가개발되었고, 1995년일본의니치아청색 LED가개발되면서이제명실상부한총천연색 (full color) 의구현이가능하게되었다, 2000년대에들어서면서생활전반에사용되기시작하여휴대폰의액정표지소자, 옥외용대형디스플레이전광판, 교통신호등, 자동차부품, TV를중심으로한가전제품등모든분야에서다양한용도로사용되고있다. [1-2] LED는반도체고체조명으로환경친화적이고, 기존의일반조명기구에비하여에너지절약효과가우수하고, 장시간사용이가능한반영구적인긴수명등의장점으로인하여국가적관심산업이되감성조명이란 LED의여러파장을어정부에서도국가적정이용하여감성을조절하는조명이다. 책방향을설정하고지원현재인간과동물의감성을조절하는데하고있다. [3] 많은연구가이루어지고있다. 이에기반하여국내에서도출력과효율을향상하고궁극적으로일반조명을비롯하여감성조명등다양한용도로활용하기위해연구개발이활발히진행되고있다. [4-6] 사파이어기판을사용하는질화물반도체는청색, 녹색발광 LED로써청색 LED와녹색발광형광체를함께사용하면백색 LED가되어조명용으로사용할수있다. 하지만고휘도를위해서필요한높은전류를주입하는경우 p-형 GaN의도핑농도가낮아저항이높고더욱사파이어기판의낮은열전달로인해높은전류에의해구동시 LED 접합의온도가올라가수 W의고휘도 LED 제작에걸림돌이되고있다. 사파이어기판에에피성장 LED 구조의시료를열전달이좋은 Cu 또는 Si 38 _ The Magazine of the IEIE 38

51 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 기판에접합시킨후사파이어기판에서에피층을향하여강한레이저를쪼여주면 GaN 에피층이분해되어사파이어기판을에피층으로부터분리할수있어 Cu 또는 Si 기판에 LED 소자가있는수직형 LED를제작할수있다. 이렇게제작된 LED소자는열전달의문제를해결할수있어고휘도 LED 제작이좀더용이하다. LED 소자제작기술의단계는통상적으로에피, 칩, 패키지, 모듈및시스템기술로분류할수있는데, 본기고에서는 LED 기술의중심이라고할수있는기판을포함한에피 (Epi), 고휘도, 고출력칩 (chip) 제조기술과고출력에사용되는패키지기술에대하여살펴본다. 기판에서는상용화되어사용되는사파이어나 SiC 기판을중심으로설명하고이외에연구가진행중인 GaN 기판등을간단히소개하고자한다. 특히사파이어기판에대하여현재광추출성능을증진하기위한 PSS(patterned sapphire substrate) 기술과에피성장에관련된 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 기술, 칩의구조와최대광추출능력을향상하기위해사용되는기술에대하여알아본다. 고출력 LED 패키지기술은플라스틱패키징, 웨이퍼레벨패키징 (Wafer Level Packaging, WLP), 세라믹적층패키징, Multi-chip 패키징, 금속패키징 (Metal Packaging), COB (Chip on Board) 에대하여알아본다. Ⅱ. LED 제조공정기술 1. 공정개요 LED 제조기술의단계는통상적으로기판단결정제조공정, 에피웨이퍼제조공정, 칩제조공정, 패키지공정및모듈및시스템기술로분류할수있으며일련의과정은그림 1과같다. 본논고에서는 LED 기술의핵심인기판을포함한에피, 칩, 패키지의중요한기술이슈에대하여알아본다. 2. 기판제조반도체공정에의하여기판 (wafer) 위에반도체가성장되는데, 이기판의구조가성장가능한반도체의종류및 < 그림 1> LED 응용제품제조 5 Steps 구조를결정한다. 따라서기판은반도체의성장을결정하는기반이되며, 따라서격자상수등성장하고자하는반도체의성질에적합한구조를가진것을선택한다. 일반적으로알려진실리콘반도체성장을위해서는실리콘기판이사용되지만화합물반도체인 LED 성장을위해서는다른종류의기판들이사용된다. [7] 일반적으로상용화된 LED 기판은 GaAs, InP, GaN, 사파이어 (Al 2 O 3 ) 나 SiC 기판이며 LED 칩은이들기판위에서에피성장하여제작이되나, 광효율향상및고출력에따른특성확보를위해새로운기판을사용하여이들기판위에서에피성장하는방법이연구개발중이다. 이러한새로운기판은사파이어및 SiC 기판에서 LED를성장하는현존하는주요선진업체인니치아, 크리, 도요타고세이등의핵심특허를피할수있는해결책이될수있어국내에서도연구를활발히진행중이다. 단결정을성장하는방법으로는일반적으로쵸크랄스키법 (CZ, Czochralski method, 결정인상법 ) 과브리지만방법 (VB, Bridgman method) 이널리쓰이고있다. 이외에플로팅존법 (FZ, Floating zone method), 액체캡슐법 (LE, Liquid encapsulated method), EFG법 (Edgedefined film-fed growth method) 등이있다. 여러가지방법이있지만현재양산에사용되는기판제조방법은 GaAs와 GaN 기준으로볼때 CZ 방법이널리쓰이고있다. CZ 방법은 Seed가되는작은실리콘단결정을원료물질이녹아있는 Bath에서천천히회전을하며단결정을생성시키는방법이다. 최근의결정성장은 CZ과 39 전자공학회지 _ 39

52 권성훈 LEC 방법을혼합하여양산에적용하고있다. 사파이어는 InGaN/GaN LED의기판으로사용되는데결정성장법은수직-수평온도구배법, 열교환법 (HEM), CZ, EFG법, 베르누이법이사용되고있다. 수직-수평온도구배법은 (VGF, vertical gradient freezing) 은전위밀도가가장낮은고품질의단결정을성장시킬수있는방법이다. 단결정의크기의제한이없고, 형상의제약또한없다. 열교환법 (HEM, heat exchanger method) 은로의내부구조에따라자연스럽게형성되는상하방향의온도구배에의해단결정을성장시키는방법으로장점은대형사파이어제조가가능하고사파이어품질이우수한것이다. 반면단점으로는길이와직경의비가제한되며, 성장속도가느리다는점이다. EFG법 (Edge-defined flim-fed growth) 은도가니내에서용해된모세관현상에의해좁은틈사이로빨려올라와 Seed와접촉하면서끌어올려져단결정을성장시키는방법으로다양한형상이가능하고생산성이높은장점이있다. 반면품질이다소떨어지는경향이있으며표면결합으로인해회수율이떨어지고두께의제한이따르는단점이존재한다. 베르누이법 (Verneuil method) 은재료분말을수소와산소의혼합가스불꽃을통과하면서녹인후 Seed 결정위에부착시켜단결정을성장시키는방법으로현재까지사용되는방법중에가장쉬운방법이며생산성이높은장점이있다. 하지만내부결합과크기의제약 (30 mm 이하 ) 이따르며원형의잉곳 (ingot) 만생산이가능한단점이있다. < 표 1> 각기판별물성비교 기판 특성격자열팽창전기열습식부정합계수차가격크기전도성전도성식각 사파이어 X X 2~4" X SiC 양호 3" Si 양호 12" GaN - - 양호 X 2" X ZnO " β-ga 2 O 3 Monoclinic " 위에기술한단결정성장방법에의한기판들의 LED 제조시미치는영향들과특성들에대하여좀더살펴보기로한다. GaAs 기반 LED와달리질화물계 LED에서문제가되는것은적절한기판의부재이다. 현재질화물계 LED용으로가장많이쓰는것은사파이어와 SiC 기판인데이들은에피층과의격자부정합 (lattice mismatch) 과열팽창계수차이로인하여생성되는여러가지결함의극복이가장큰기술과제로대두되고연구되어지고있다. < 표 1> 에각기판별물성비교가나타나있다. 가. 사파이어기판사파이어는 < 표 1> 에서보는바와같이격자부정합이크고전기부도체이며열전도율이낮고다이싱 (dicing) 비용이높으나, GaN와마찬가지로육방정구조를가지며 (0001) 면의결정학적구조가서로유사하다. 사파이어는융점이 2050 정도로매우높아 GaN과같이고온증착해야하는박막의기판으로적합하고, 산이나알칼리에쉽게부식되지않으므로각종습식식각 (wet etching) 에도잘견디며가격이상대적으로저렴한장점을가지고있다. 하지만 GaN과격자부정합이매우크기때문에사파이어를기판으로하여 GaN 박막을성장하면계면에서격자불일치로발생하는변위 (dislocation) 가 GaN 박막내부로전파되어 LED 제조시소자특성을저하시키는결정적인결함으로작용한다. 지금은 LED의효율이상대적으로높지않아사파이어기판을사용할수있지만향후고출력, 고효율의 LED를제조할때열방출문제를해결해야하는큰기술적과제를앉고있다. 나. SiC 기판 < 표 1> 에서보는바와같이 SiC는 GaN과격자부정합도비교적적고열특성이우수해 GaN 박막을성장하는기판으로도사용되고있다. 하지만 SiC 기판은사파이어기판대비 10배정도의고가이고, 근자외선영역인 411 nm 근처에서광손실이존재하며기판의굴절률이낮아광추출효율이낮다. 또한 SiC는간접천이형반도체로전자와정공이결합할때다량의열을발생하여 LED 제조에는부적합하다고알려져있으나, 단결정제조기술이 40 _ The Magazine of the IEIE 40

53 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 GaN 및 ZnO등다른기판에비해워낙앞서있기때문에 정에결함이발생한다. SiC를기반으로하는 LED 기술도계속연구될전망이다. 라. 무분극기판 다. GaN 기판사파이어기판이나 SiC 기판은 < 표 1> 에정리된것처럼청색계열의 LED 반도체재료인 GaN 화합물반도체와격자상수의차이가상당히크다. 이러한 GaN 화합물반도체와사파이어나 SiC 기판과의격자상수차이로인한결함을해결하기위해같은종류인 GaN 화합물로제작된기판이 GaN 기판이다. GaN 기판은동일한종류의재료를사용하기때문에격자불일치문제를해결할수있어저결함특성을지닌고품질에피성장이가능하나, 그가격이매우고가로실제의양산까지는많은시간이필요하다. 실제이렇게격자상수가일치하는 GaN 기판을이용하여 2007년마쓰시타는당시최고수준인청색 LED 개발을발표한바있다. 비극 통상적으로에피성장에사용되는것은 c-plane 사파이어기판인데, 이기판에서는자발적인압전 (piezoelectric) 및분극 (polarization) 현상이야기되며, 에너지밴드를휘게만들고양자우물 (quantum well) 에서전하의분포를분리시킨다. 이런 bending 현상은양자우물에서전하의분포가분리되면서발광의적색편이현상이나타나고전자 (electron) 와정공 (hole) 의재결합효율이낮아져발광효율이낮아지고높은문턱전류가필요하게된다. 이런문제점은사파이어기판의결정방향을고려한무분극 (non polar) 기판의도입으로해결의실마리를찾아가고있다. 무분극기판에서성장된 LED는극성의소멸로양자효율이증가하고 ~ /cm 3 정도의고농도 p-gan 도핑이가능하 성 GaN 기판은위에서언급한격자상수의일치라는큰장점에도불구하고아직자체적인몇가지의문제 광추출효율은 LED 칩으로부터입력된파워로부터광을끌어내는효율이다. 광추출의중요성은 게한다. p-gan 도핑은까다로운 LED 기술부분이다. 자외선 LED는 AlInGaN p-형도핑이매우어려 점을가지고있다. 그중하나가비 LED의열효율개선에도매우중요한워파장이짧아질수록효율이떨어무제로대두되고있다. 극성 GaN 기판의수급문제인데, 지나, 무분극기판에의해 p-형도 통상적으로 m-gan 기판은 (100) LiAlO 2 (Lithium Aluminate) 상에서성장된다. 그런데이종기판인 LiAlO 2 가고가이고, 비극성 GaN 기판자체가매우비싸지면서도실제크기는양산하기에는너무 핑이용이해져효율이증가할수있다. 또한무분극기판에의한 LED는편광빔을방출하여 LCD BLU에서유효빔이 40~70% 정도증가하고출력에따른파장변화가없으며, 두꺼운양자우물이가능해 작다. 최대 ~5 10mm 2 크기로현재실험실에서연구 고출력 LED의 droop 현상문제해결에도움이된다. 반 의수준이며, 아직상용화에는문제가있다. 이러한고가의문제를해결하기위해기존의사파이어기판을사용한 LED 공정과유사하게진행할수있는 r-plane 사파이어를이용한 a-plane GaN 기판이연구개발중이다. 하지 면무분극기판을사용한에피성장은매우어려운 3차원표면에피성장기술이어서거울같은평탄한표면을제어하기가매우어렵고, stacking fault가생성되고변위가다량발생하며양호한광학적특성의확보가어렵다. 만이러한방법은 r-plane 사파이어를이용하기때문에 결정학적차이에기인한 a-plane GaN의성장의문제점이여전히존재한다. 즉 Ga과 N-face의성장속도의차이에의한 V-pit 형성으로비극성 a-plane GaN의표면 facet이형성되고, 비등방성격자 (lattice: ~16% [1-100]& ~1% [0001]) 및열적부정합 (thermal: ~25% [1-100] & ~0.1% [0001]) 에의한비극성 aplane의결 마. ZnO 기판 < 표 1> 에서볼수있듯이 ZnO 기판은 GaN와격자상수가비슷하고, 결정구조가 GaN 결정과같은우르자이트구조 (wurtzite structure) 로불리는육각기둥모양의결정구조를가지기있고전기전도성이좋아서, 일본업계를중심으로연구개발중이다. 시판되고있는청 41 전자공학회지 _ 41

54 권성훈 색 LED는사파이어기판위에성장시키는 GaN의성장면은 c-plane이라는극성면을이용한다. 즉 c-plane의법선방향 (c축방향 ) 을성장축으로하고있다. 극성면을이용하면 InN의격자상수가 GaN의격자상수보다크기때문에압전효과가생기고, 발광시에압전효과에의해서활성층에주입한전자와정공이공간적으로멀어져, 재결합하는확률이줄어들기때문에발광효율이저하된다. c-plane이라고하는극성면의법선방향의면에해당하는 m-plane이나 a-plane 같은무극성면을이용하면활성층에생기는압전효과의영향을약하게할수있다. ZnO 기판을이용한 InGaN계 LED 소자는청색만이아니고, 녹색이나적색, 적외선이라고하는장파장용 LED 제조도가능하다. 그방법은 ZnO의무극성면을이용함으로써압전효과를억제하거나저온성장등에의해서장파장을만들기위해늘어난인듐 (Indium) 양에의한상분리반응을저온성장으로억제하는것이다. 그러나 ZnO 기판을이용함으로써결정결함이적은고품질인무극성 GaN 결정을성장할수있지만아직은상용화하여 LED 소자의생산까지는도달하지못했다. 그걸림돌은일반적인제작기법을이용하여 1000 에도달하는고온하에서 GaN 결정을성장시키면 ZnO와 GaN의반응이이루어져화합물이되어높은품질의결정을만드는것이매우어렵기때문이다. 바. 실리콘기판실리콘반도체의잘확립된공정과대면적화된기판등의장점을살리기위해실리콘기판위에서 GaN 질화물반도체에피성장을하는기술이연구되고있으나아직상용화되지는못하고있다. < 표 1> 에서볼수있듯이격자상수의차이가크고, 실리콘기판위에 GaN 반도체를성장시킬경우 2차원성장모드보다는 3차원성장모드가우선하여평탄한표면을갖는에피성장이어려운본질적인문제점이있다. 버퍼층등의반도체적층을교대로반복하여두텁게성장하면평탄한표면은얻을수있으나일정두께이상에서과도한 Al 조성에의한스트레인때문에표면에결함이발생한다. 이러한문제점을해결하기위해성장조건이나구조자체를변경하기도하 성장방법특징제한사항 LPE VPE < 표 2> 다양한에피성장법의특징및제한사항 기판위에과포화용액에의한성장이송재로메탈할라이드사용 - 제한된기판크기 - 얇은층의성장제어 - Al 없는화합물만성장 - 두꺼운층만성장 MBE 초진공상태증착 - 고증기압을갖는재료의성장 MOCVD 소스로유기화합물사용 - 독성가스사용 ( 예, AsH3) 성장방법장점단점 LPE VPE MBE MOCVD < 표 3> 다양한에피성장법의장단점 - 고품질재료성장 - 정확한합금조성, 저가격 - 고품질재료성장 - 고품질재료성장 - 원자적으로급격한계면가능 - 비평형상태의시스템으로성장 - 제한된기판크기 - 얇은층의성장곤란 - Al 없는화합물만성장 - 두꺼운층만성장 - 주의를요하는고가성장기술 고, 버퍼층에새로운물질을사용하는성장기술등이계속연구되고있다. 3. 에피웨이퍼 (Epi-wafer) 제조에피택시 (Epitaxy, Epitaxial growth) 는기초소재인단결정기판위에단결정박막 (Epilayer, Epitaxial layer) 을성장하는과정이다. 에피택시는동종에피성장 (Homo epitaxcy) 및이종에피성장 (Hetero epitaxcy) 으로분류된다. 에피성장은성장표면에서의원자적, 분자적인메커니즘에의해일어난다. 표면으로재료가이송되고, 표면에서흡착 (adsorption) 및탈착 (desorption) 이일어나고표면확산 (Surface diffusion) 에의해원자또는분자들의핵형성 (necleation) 에의해에피층이성장된다. 화합물반도체의주된에피성장법은 Hydride 기상성장법 (HVPE), 분자선결정성장법 (MBE), 유기금속기상성장법 (MOCVD) 등으로분류된다. 각성장법에대한특징과제한사항, 장단점이 < 표 2> 와 < 표 3> 에정리되었다. 가. 다양한에피성장법 (1) MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 법기본적으로 CVD 방법에근거한에피성장법이고, 단 42 _ The Magazine of the IEIE 42

55 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 < 그림 2> MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 방법에의한 GaN 박막성장 4 필름전구체는성장표면으로이동 5 필름전구체가성장표면위에흡착 6 필름전구체는성장지점으로확산 7 그표면에서박막원자는표면반응을통하여성장중인박막과혼합된다. 8 표면반응의부산물 (by-product, 3CH4) 은표면밖으로탈착된다. 9 부산물은반응영역으로부터멀리떨어진반응기출구쪽 (Scrubbing system) 으로이동 지 Source로유기금속을쓰는점이다르다. MOCVD 는빠른성장속도, 균일한도핑, 재현성을가져양질의에피성장방법이며에피성장장치중가장널리사용되고있다. 높은생산성과고진공이필요없어경제적인이점및높은시스템 up-time을갖는다. 또한동일시스템으로여러다른물질을성장할수있어높은유연성을가지며급격한계면의성장이가능하여이종접합구조 (heterostructure) 의성장에적합하다. 예로다층양자우물구조 (Multiple Quantum Well, MQW) 의성장을들을수있다. < 그림 2> 에 MOCVD 방법에의한개략적인화학적반응현상이도시되어있다. 위에도시한 GaN의성장순서를바탕으로일반적인 MOCVD 공정순서를설명해보면다음과같고. 시스템전체적인흐름도가 < 그림 3> 에나타나있다. 1 유기금속 (Ga(CH 3 )H 3, In(CH 3 )H 3 ) 및수소화물 (NH 3 ) 반응기 (reactor) 안으로주입 2 소스가반응기내에서혼합되며증착영역으로이동 3 고온증착영역은소스의분해및기상반응이일어나고, 필름전구체 (precursor) 가형성 < 그림 3> MOCVD 시스템구성도 (2) MBE(Molecular Beam Epitaxy) 고진공에서단원소 ( 예 : Ga, In, As) 를가열하여나오는분자살 (molecular beam) 을기판위에증착하여성장시키는방법이다. 일정온도로가열된기판표면에증착된분자들이열에너지에의해격자점위치로이동하여결정구조를형성하게된다. MBE에서는분자살의평균자유행로 (mean free path) 가길어곧바로기면표면까지도달할수있어비평형상태에서성장되므로기판과에피층사이의물리적성질 ( 격자상수, 물질구조 ) 이다른경우에도성장이가능하다. MBE법은유기금속가스및수소화가스를기판에분사시켜기판임계면상에서화학반응을일으켜생성된화합물을확산에의해기판위에성장시키는방법이다. 초고진공 (10-11 torr 이하 ) 장치내에서원료물질을증발시켜기판에증착시키는물리적증착기술, 즉 PVD 기술의하나이다. MOCVD 공정은성장물질의이송체인유기금속화합물및수소화화합물을기판표면에서열분해해야하므로기판온도가높아야되고임계면에서열분해되어생성된성장물질 ( 예 : GaAs) 이열평형상태에서확산과정을통해기판표면에성장된다. 그러나 MBE는상대적으로낮은온도에서결정성장이가능하고급준한계면을형성할수있어매우얇은박막층성장에유리하다. MO 소스를사용하는 MOMBE법도있는데 MOCVD와같이성장원소의공급원으로유기금속화합물또는수소화합물을사용하나고진공에서미리열분해하여원소들을분자상태로쏘아주므로원리적으로는 MBE 에가깝다. 43 전자공학회지 _ 43

56 권성훈 (3) LPE(Liquid Phase Epitaxy) Ga, In등의녹는점이낮은금속을사용하여화합물반도체의얇은층을성장시키는방법으로발광다이오드, 레 을수있기때문에 GaAsP 결정성장에주로사용된다. 최근에는 GaN계 LED의동종에피를위해사용될수있는두꺼운 GaN의성장에도사용된다. 이저다이오드등의제조에사용된다. 이기법에서는먼 저금속용액에화합물반도체를녹여서포화시킨후, 온도를낮투어과포화의용질을기판면위에부착시켜단결정층을성장한다. 기판면위에종류가다른여러가지반도체결정층을성장시키는경우에는용액이각각들어있는용기를차례로이동시켜기판에접촉시키게되어있는그래파이트제의슬라이드식보드가사용된다. 성장은성장하고자하는반도체의융점바로아래온도에서일어난다. 기판위의에피층성장은거의평형상태에서진행되며천천히균일하게진행된다. 평형상태는온도와용매내에용해된반도체의농도에크게의존 (5) ALE(Atomic Layer Epitaxy) 단원자층제어결정성장에쓰이는방법으로 1 원자층의결정성장이진행되면결정성장이정지하는, 성장의자기정지기구 를수반하고있는것이최대의특징이며, 막후의제어성, 성장막의기판상에서의균일성이지극히우수한것이특징이다. 주로 2-6족화합물반도체의초격자 (superlattice) 제작에이용된다. 막형성에필요한원소를한번에한가지씩증발시켜 ZnS 박막을형성하는원자층적층성장 (atomic layer epitaxy, ALE) 기술은 1974년에핀란드특허가, 1977 한다. 액상으로부터의층의성장은용매의강제적냉각에의해서제어된다. Ga, In, Sn, Bi 등의낮은용 EL은전계발광으로소자에전기장을가하면빛을발하는현상이다. 특히저온에서그특성을잘나타내고 년에미국특허가등록되었지만그당시에는큰관심을끌지못하였다. 아마도기존의박막형성방법과너 융점금속을용매로하고, 이단원있고, PL과더불어전기와광의특성을무다르고응용분야가특수하게보잘나타내고있다. 자에석출물질 (GaAs, InP) 을녹이였기때문이었을것이다. 그러나이 고, 온도차를준용매의고온측에원료결정을놓고저온측에기판결정을놓아서용해도가높은측에서낮은측으로결정재료의확산을일으켜원료결정에서기판위로박막성장이가능하게한다. 성장속도는기판과용질간의온도차에의해결정된다. LPE 방법에의한화합물은 3원소 (ternery) 의성장과 GaAs 기판의 4원소 (quarternery) 3-5족화합물이다. 주로 GaAs, GaP 생산에사용된다. 기술을사용하여핀란드의 Lohja 사가 ZnS:Mn을사용하여미국과일본의경쟁사제품보다훨씬뛰어난대면적의 EL 표시소자를 1980년대초에내놓았고이것이 1982년에 Society of Information Display 학회가수여하는기술상을받은이후 ALE 기술은고품질의박막을형성하는방법으로주목을받기시작했습니다. 적층성장이아닌경우도포함하기위해더일반적으로이기술을 ALE가아니라원자층증착 (atomic layer deposition) 즉, ALD 기술이라고부르게되었다. (4) HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) VPE는결정재료가포함된반응가스를기판위로흘리 본기술은실리콘공정에서도유용한증착방법으로활용할범위가아주넓다. 면서열에의한분해와반응을통해기판위에결정을성 장시키는것으로서반응가스의원료형태에따라수소화물 VPE(hydride VPE, HVPE), 할로겐화물 VPE(halide VPE), 유기금속 VPE(metal organic VPE, MOVPE) 등으로분류된다. GaAs 성장에는 Ga/AsCl3,GaP의경우 Ga/PCl3 계가사용된다. 이방법은각원소의유량과분압의제어가어렵지만비교적재현성이좋은성장층을얻 나. MOCVD 장치를이용한에피성장기술의주요관점 (1) p-gan 성장기술 LED의에피에서 p-gan의성장기술은현재에도여전히주요한이슈중의하나이다. 일반적으로 n-gan 층이나 p-gan 층같은클래딩 (clading) 층의제작시 Si와 Mg가도핑물질로사용되는데, p-gan 제작시도핑물 44 _ The Magazine of the IEIE 44

57 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 질로사용된 Mg 원자가 Ga 자리에완전히치환되지않고질소원료로주입되는 NH 3 가열분해된수소와결합하여 Mg-H 복합체를 GaN 층내에형성하여 106 ohm 정도로높은저항값의절연특성을가진다. 이러한이유로 p-gan 제작은많은시간과연구를거쳐 1986년에이르러서야 Mg-doped GaN 단결정층을 LEEBI 방식에의해표면을열처리하여처음성공하였다. 이후 1992년에이르러성장된 Mg-doped GaN 단결정층을 400 이상에서고온열처리하여캐리어농도 /cm 3 및이동도 10 cm 2 /V-sec 정도의유용한 p-gan을제작하였다. 실제 Mg-doped p-gan 층의 Mg 농도가 ~ /cm 3 정도인데반해열공정후의캐리어농도가 ~ /cm 3 정도로, Si-doped n-gan 층의캐리어농도 ~10 19 /cm 3 정도에비하여낮은편이다. 이때문에저항성전극 (ohmic contact) 형성공정중에서전류의원활한공급이어려우며, 과도한 Mg 원자또는 Mg-H 복합체에의하여 Mg-doped p-gan 층의발열을야기하고, 또실제 LED에서발광되어방출되는빛을포획하여발광효율을저하시킨다. 일반적으로 LED의열발생은주로저항성분이높은 p-gan 층과결정성이나쁜 AlInGaN 다중양자우물구조에의한것이다. 그래서이러한 p-gan 층의불충분한활성화로인하여투명전극같은전기적전도층의도움이필요하다. 한편, 다중양자우물구조표면에다량의 V-pit 같은결정결함이존재하고그위에 p-gan 층을형성할경우피트가 p-gan 층으로전파되고, 피트자체가결정결함의통로가되어 Mg 원자가내부확산을통해발광층으로주입되어발광효율의저하를초래하며, 동작시과대한누설전류로 LED 자체가파괴되기도한다. 따라서결정결함을줄여표면평탄도를향상시키고 p-gan 층의캐리어농도 ~ /cm 3 정도를 n-gan 층의캐리어농도 ~10 19 / cm 3 정도로향상시키는획기적인원천기술개발이절대적으로필요하다. (2) 저온완충층성장기술저온완충층 (buffer layer) 은사파이어및 SiC 기판과의격자상수 (lattice constant) 및열팽창계수 (thermal < 그림 4> InGaN LED 소자구조 ( 좌 : SQW, 우 : MQWs, 자료 : 니찌아 ) expansion coefficient) 의불일치에의해서발생하는결정결함 (crystal defect) 을최소화하여양질의결정성을갖는 GaN 질화물반도체에피웨이퍼를얻기위해서필요하다. 1992년니치아사의나카무라등이저온의 GaN 완충층을적용하여양질의단결정 GaN 질화물반도체를성장시키는데성공하였다. 관련된단일양자우물 (SQW) 과다중양자우물 (MQWs) 구조소자의에피구조가 < 그림 4> 에도식되었다. (3) AlInGaN계활성층성장기술휘도및신뢰성향상을위한 LED의기술혁신중하나는발광층의내부양자효율을향상시키는것인데, 1995 년상용화초기에는 InGaN/GaN 또는InGaN/InGaN 형태의단일양자우물구조를적용하였다. 1999년이후활성층구조가 AlInGaN계다중양자우물구조로변경되었고, 2000년이후고휘도제품이요구되면서발광층자체의내부양자효율향상을기본으로하여 n/p-algan/ GaN 초격자클래드층 (superlattice clad layer) 이적용되어비약적인발전을하였다. 이렇게발광층의내부양자효율을향상시키기위해서는발광층자체의고품위성장기술을개발해야하며, 그러하지못할경우성장초기에발생한피트같은결정결함은성장후표면까지전파된다. 또 n/p-이종접합 LED 구조는압전효과가발생하여발광효율을좌우하므로이를억제하는성장기술이필요한데, 발광층자체가스트레인 (strain) 을발생시키므로외부에서이러한스트레인을최소화하는구조개발이진행중이다. 한편, 자외선 LED의경우사용되는 AlGaN/GaN계활성층은큰격자부정합으로인한응력때문에활성층내부에강한전기장이발생하여전자-정공캐리어의파동함수가분리되어발광효율이저하되는문제가발생한다. 이러한내부전기장은활성층에사 45 전자공학회지 _ 45

58 권성훈 용되는 Al 조성및다중양자우물구조개수를제한하여발광출력을저하시킨다. 이러한문제점을극복하기위한 4 성분계 AlInGaN 박막을활성층에사용하는연구가진행중인데, 4 성분계자료는격자상수와에너지밴드갭의크기를독립적으로변화시킬수있기때문에이종구조형성시원하는발광파장을격자정합으로유지하면서조절할수있다는장점이있다. 또한 InGaN 박막에서의 In 상분리 (phaseseparation) 에의한캐리어국지효과를 AlInGaN 박막에서도얻을수있어하부질화물층의높은변위밀도 (dislocation density) 에도불구하고 AlInGaN 박막에서의발광효율증대효과를기대할수있다. (4) 기타변위는결정의성장과정에서나타나는결정결함인데 LED의경우통상적으로변위밀도는 10 8 ~ /cm 2 정도이다. 변위밀도는발광효율에도커다란영향을미치는데, 발광효율의향상을위하여변위밀도를 / cm 2 정도이하가가능한에피성장기술이요구된다. LED의기본광원인적색, 녹색, 청색의광원중에서청색과적색을발광하는비교적고효율의 LED는존재하나발광파장대역이 550 nm 근처에서발광하는고효율녹색 LED가아직존재하지않는다. 적색을발광하는 AlGaInP 소재 LED는 650 nm 근처에서최고의효율을나타내나파장이짧아지면서효율이급락하고, 청색을발광하는 InGaN 소재 LED는 380 nm 근처에서최고의효율을나타내나파장이길어지면서효율이떨어진다. 두색상의중간지점인 550 nm 근처녹색영역에서외부양자효율이 10% 이하로, 현재로써는고효율로발광하는녹색 LED는개발되지못하고있다. InGaN의경우, 높은 In 조성을갖는활성층을성장하기어려우며, c-plane 사파이어기판을사용함에따른내부전계로인하여발광효율이저하되는단점이있다. 하지만고출력 / 고효율을갖는 green LED는대형디스플레이, LED TV, RGB 백색조명, 감성조명등을구현할수있는필수적인핵심광원이므로, 고출력 / 고효율 green LED의연구개발이시급하다. 정전기방전 (ESD) 은전위가다른두물체간에정전기에의한유한한양의전하가급속하게이동하는방전현상으로, 외부정전기에의해 LED 내부결함을통하여자체의파괴를초래한다. 일반적으로이러한파괴를방지하기위해모바일제품은제너다이오드등을실장하여정전기방전을회피하나제품의다양화등에일정한한계가있다. 기술적으로보면니치아, 크리, 도요타고세이등의해외선진업체 LED 제품의내정전압은 2 kv 이상이나대만이나국내제품은아직이에미치지못하고있다. 이러한정전기에의한파괴를방지하기위해서는고품위성장기술과최적의 LED 설계기술확립이필요하다. Ⅲ. 칩제조 칩은 LED 개별소자를말하는것으로, 칩제작은에피웨이퍼에전극을형성하고절단하는등의공정을통하여발광할수있는최소의단위칩으로만드는단계이다. 통상적으로윗면인 p-형반도체에 (+) 전극이형성되고, 절연체기판위에전극이형성될수없어건식식각 (drying etching) 방식으로위에서 n-형반도체일부분까지식각하여전극을형성하는데, 이러한방식은보통수평전류가흘러전류밀집효과로발광효율이저하된다. 칩구조의예시가그림 10에도시되어있다. 고출력 LED의필요성에따라대면적칩이제작되고있으나발열이나광효율및생산저하의문제가아직존재한다. 니치아는작은면적칩을적용하여 100 lm/w LED를 2007 년부터양산하기시작하였고, 루미레즈는대면적칩을적용하여 115 lm/w LED 개발을 2007년발표하기도했다. 칩의구조는발광효율을극대화하는방향으로발전해왔다. 고출력수직칩의제조와관련된공정기술에대하여알아본다. 1. 칩구조변경에의한고출력 LED 제조수직형 (thin GaN) LED도일반형 LED와같은발광의기본구조에서식각에의해적층된일부분을제거하지않은원래의형태를유지한다. 통상적으로적층된윗부분의클래딩층에 bonding/reflector와 receptor 기판을차 46 _ The Magazine of the IEIE 46

59 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 < 그림 6> PSS 표면가공모습 < 그림 5> 일반적인수직칩구조도 때문에추출효율을대폭향상시킬수있다. 다음은다양한광추출효율향상기술들에대하여알아본다. 례로부착한후, 전극을형성하고반대편의기판을분리한다. 분리된기판의클래딩층에전극을형성하면수직형 LED의기본구조가완성된다. 수직형 LED의활성층에서발광된빛은아래면의반사판에서수직으로반사되어윗부분으로방출되며, 방열특성과고출력특성이우수하다. 이렇게칩의형태는변화하여표준적인형태로부터기판을제거한 thin GaN 형태의수직형에이르기까지발달하여발광효율이 3배정도증가하였다. < 그림 5> 에수직형칩구조도가도시되어있다. 2. 표면가공기술에의한광추출증진실제 LED 칩으로부터발광할때, LED 반도체소재와공기의굴절률차이로인하여활성층내부에서발광된빛이일정각도이상이되면공기와의경계면에서내부로전반사되어외부로발광이되지않는다. 광추출 (optical extraction) 기술은이러한내부로의반사를막아외부로탈출하게하여방출되는빛의양을향상시키기위한기술이다.[8] 활성층에서발광하는빛이공기와반도체의굴절률상관차이에의하여표면에서탈출한다. 광추출효율면에서보면개략적으로표면으로방출되는양이약 8%, 기판에서의손실이약 20%, 칩내부에서가이드되는양이약 72% 정도로추정된다. 따라서사파이어기판을제거하거나 LED 칩의표면을가공하여빛을탈출시키면많은부분이개선될수가있다. 광추출효율을향상시키기위해다양한기술들이연구개발중인데, 최근에는전도성투명전극이사용되기도한다. 이러한전도성투명전극은가시광의투과율이매우높기때문에전극자체에의한광손실이거의없고굴절률이 GaN계결정의굴절률과몰드재료인수지의굴절률과의중간정도이기 가. PSS 표면가공기술 PSS 표면가공기술은사파이어기판표면에일정한형태의형상과깊이로패터닝을식각하여사파이어기판쪽으로진행하는빛을굴절률차이에의해외부로방출하는방법이다. 요철을형성한사파이어기판 (PSS) 위에질화갈륨을성장시키면활성층에서발생한빛이요철이형성된기판과질화갈륨의계면에서난반사를일으키게된다. 이를이용하면 LED 내부에서빛의경로를변화시킬수있고결과적으로탈출확률이증가하여광추출효율을개선시킬수있다. 이후플립칩 LED에서도사파이어표면에포토리소그래피 (photo-lithography) 를이용한요철형성과건식식각기술을이용해광추출효율의향상이보고되었다. 최근에는 e-beam 리소그래피 (e-beam lithography), 레이저홀로그램리소그래피 (hologram lithography), 나노임프린트리소그래피 (nano-imprinted lithography) 등의나노사이즈의마스크형성기술과식각기술의발전으로보다정교하게요철을형성하여높은광추출효과를얻고있음이보고되고있다. [9-10] PSS의표면가공의모습이 < 그림 6> 에나타나있다. 나. Top(n or p)-gan Roughness 성장기술 Top-GaN Roughness 성장기술은 LED Top-GaN 표면쪽에서반사되어내부로재반사되는광손실을제거하여외부로빛을방출시키는기술이다. 대만은 PSS 기술대신에 Top-GaN 반도체표면에일정한형상및깊이로거칠기를변화시키는효율향상기술을개발하였다. 대면적 / 고출력, 청색 / 녹색및 power LED 제품에적용되고있는성장기술이나, PSS 기술보다 5 ~ 10 % 정도효 47 전자공학회지 _ 47

60 권성훈 필요하다. < 그림 8> 에 PC LED 구조와패턴이도식되어있다. < 그림 7> Metal Alloy 기판을사용한수직칩 Top(n-GaN) Pattern 구조 율은낮다. < 그림 7> 에 Metal base 수직칩구조에서의적용모습을보여주고있다. 니치아나도요타고세이같은선진업체들이적용하고있다. 다. PBC 기술 PBC 기술은 p-gan 표면에 photonic band gap이있는 photonic crystal에의해광추출효율증가시키는기술이다. 이방법은 p-gan 전극접촉부분으로방출되는파장을고려한이론적설계를바탕으로나노형상의주기적패턴을 E-beam 노광과 ICP/RIE 식각공정에의하여형성한다. 최대광추출은패턴깊이와크기에의해결정되지만전기적특성까지개선되는것은아니며, p-gan 층의낮은전기전도도에의해광추출효율면에서는일정두께이상을요구하지만동작전압등과같은전기적특성을고려한최적의설계조건이필요하다. 청색 LED 소자의경우광추출효율을최대 30% 이상증가시킬수있지만현재상용화가이루어지지않고있으며, 향후고휘도 / 고출력 LED 성능향상을위해기술개발이 라. 칩제조공정칩제조공정은에피성장을마친 wafer를 LED로기능을발휘할수있도록칩단위로만드는공정이다. 공정은크게전극절연층형성과정과전극형성, 기판래핑 (Lapping) 과 Polishing, Sawing 공정으로구분된다. 절연막형성공정과정이 < 그림 9> 에나타나있다. 여기서절연막의역할은 n극과 p극의분리를위한메사 (mesa) 에칭동안의마스크로사용된다. 에칭이완료되면습식방식으로절연막을완전히제거하고, RTA(rapid thermal annealing) 장비로급속열처리하여격자손상을보상한다. 전극형성은실리콘공정에서와는달리 LED 공정에서는리프트오프 (lift off) 공정으로메탈전극을형성한다. < 그림 10> 에공정순서도가도시되어있다. 먼저일반적인포토공정을통해원하는패턴을형성하고 Evaporation 방법에의해메탈을증착한다. 증착후 PR을제거하면 PR 위에금속은사라진다. 메탈을 RTP 장비로합금화하여보호막을입히면금속배선을형성하는공정은완료된다. 본공정흐름은실리콘공정과비교할때절연막, 에칭공정이하나줄이는효과적메탈형성방법이다. 이를 lift off 공정이라칭한다. 이후기판래핑과폴리싱공정과쇼잉 (sawing) 공정을통해최종개별칩을얻는다. 쇼잉에경우레이저를사용하는이유는 LED 칩이매우작기때문에쇼잉에의한칩소모를줄이기위해사용한 < 그림 8> 수직형 LED 에서 PC 구조도와패턴사진 < 그림 9> 전극형성에서절연막형성과정단계 48 _ The Magazine of the IEIE 48

61 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 < 그림 10> 메탈전극및칩분리공정 (a) 일반램프형 LED 패키징 다. Test 역시도중에시험할수있는단계가없이최종공정이완료후에시행한다. 물론이시험을통해서칩의파장별, 성능별구분을하게된다. Ⅳ. 고출력 LED 패키지 1. 플라스틱패키징 기존의 LED 패키징은주로플라스틱몸체를가지는패키징이며, 기존의정보표시소자들은리드프레임 (leadframe) 에에폭시수지로몰딩하는램프형의패키징이주로사용되어왔음. 이경우열방출은전기적인연결을수행하는리드프레임을통해서만가능하므로열방출효과가미흡하여열저항이매우높게되어고출력 LED 용으로는이러한패키징은적합하지않다. 현재대부분의고출력 LED 패키징은표면실장형으로서플라스틱몸체에열전도도가우수한구리나알루미늄등의금속히트싱크 (Heat Sink) 를칩하단위치에채용한형태가주류를이루고있다. 플라스틱패키징은패키징몸체가열전달이어려운플라스틱으로이루어져주로리드프레임만으로열방출을함. 따라서기존의램프형패키징의열저항은 300 /W 이하, 리드선의개수가 4개이고램프형패키징에비해굵은 Flux형 LED 패키징의경우도약 150 /W 부근의열저항을가지고있음. 그러나 LED 칩하단에금속히트싱크를채용한고출력패키징의경우 10 /W 이하로서방열성능이매우우수하다. < 그림 11> 에일반램프형 LED 패키징과고출력용 LED 패키징구조도가도시되어있다. (b) 고출력 LED 패키징 < 그림 11> 일반램프형 LED 패키징과고출력용 LED 패키징 ( 출처 : 2. 웨이퍼레벨패키징 (Wafer Level Packaging, WLP) WLP는웨이퍼상태및반도체 FAB 공정에서패키징제조가이루어지는형태를의미하며, 매우사이즈가작고다른반도체소자와도집적화가가능하다는장점을가지고있다. 실리콘기반의 WLP는실리콘기판을 MEMS 공정으로가공하여패키지로사용하며, 단결정실리콘기판의우수한열방출효과와함께소형및다중배열형태의구조가가능한장점이있다. 그러나단결정기판을사용하므로습식에칭방법으로식각하여리플렉터를제작할때리플렉터의각도를마음대로변경할수없는단점이있다. 이에비해세라믹기판을기반으로한 WLP는박막또는후막으로기판표면에패턴을형성하고, 기판표면을식각하는대신평면상에 LED 칩을실장하고렌즈를성형하여부착하는형태로대량생산과저가격화에유리한방식으로주목을받고있다. < 그림 12> 에실리콘기반의 LED 웨이퍼레벨패키징 (WLP) 제품을도시하였다. < 그림 13> 에는세라믹기반의 LED 웨이퍼레벨패키징 (WLP) 제품이도시되어있다. 49 전자공학회지 _ 49

62 권성훈 < 그림 12> 실리콘기반의 LED 웨이퍼레벨패키징 (WLP) < 그림 14> 세라믹적층 LED 패키징제조공정도 ( 출처 : Ceratech) (a) Luxeon Rebel(Lumileds) 우도증가하고있다. 적층세라믹패키징은적층및후막제조공정을이용하여 LED 패키지의몸체와리드선을제조한것으로기존에사용되던통신용세라믹인덕터나콘덴서, 필터등과제조공정이매우유사하며 1,000 이하에서소결이가능한 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics) 소재와고온소결이필요한알루미나 (Al 2 O 3 ) 와같은 HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics) 소재로나눌수있다. < 그림 14> 에세라믹적층 LED 패키징제조공정의흐름도가도시되어있다. (b) XLamp(Cree) < 그림 13> 세라믹기반의 LED 웨이퍼레벨패키징 (WLP) 3. 세라믹적층패키징세라믹적층패키징은패키지몸체가세라믹으로이루어져있는것으로기존플라스틱몸체에비해방열성능이우수하며, LED 칩과유사한열팽창계수를가지고있어, LED 패키징제조중또는사용중의지속적인온도변화에도불구하고장기적인신뢰성이우수하며부피가작아소형화가가능하고복잡한배선형성이가능하다는장점을가지고있다. 세라믹패키징은무기물소재로서자외선에도매우안정하므로자외선에취약한플라스틱패키징대신 UV LED 응용에도적용이가능하고, 세라믹패키징의열방출효과를더높이기위해플라스틱패키징과같은방법으로칩하단부에방열용비아홀 (thermal via) 을형성하거나금속물질 (heat slug) 을부착하는경 4. Multi-chip 패키징최근단위패키징내에여러개의칩을실장하여고출력을내는조명으로사용하려는시도가많아지고있다. 따라서, 한개의패키지내에여러개의칩을내장하기위해 Substrate type의 LED 패키징의개념을확장한형태의패키징이개발되고있다. 향후조명출력이계속적 < 그림 15> Multi-chip 패키징을이용한자동차전조등 ( 출처 :Osram) 50 _ The Magazine of the IEIE 50

63 고출력 LED 조명개발및기술개발동향 으로향상되면서그수요는더욱늘어날가능성이큰것으로전망된다. 대표적인패키징이자동차용헤드라이트용으로개발되고있는 Osram의 Ostar인데이패키징은 AlN 기판상에금속패턴을형성하고 5개의 LED 칩을부착한것이다. < 그림 15> 에 Multi-chip 패키징을이용한자동차전조등의모습이도시되어있다. < 그림 17> 열저항감소를위한 COB 기술로제작된 60W High power LED 5. 금속패키징 (Metal Packaging) 금속패키징은패키지의몸체를열전도도가낮은플라스틱을사용하는대신열전도도가높은구리나알루미늄과같은금속을사용하여패키지의 실장하고밀봉하여제조하는대신에 PCB 기판위에직접칩을실장하고그위에렌즈를성형하는방식을사용한다. 이러한패키징은칩에서발 방열특성을극대화한패키징이다 (< 그림 16> 참조 ). 금속몸체의가공은기계가공으로제조하기어려우 열저항은 LED 소자를제작시열의근원이되는저항성분이다. 하나의양질의 LED를제작하기 생한열이유출되는경로를줄임으로써전체적인방열효과를증대시키는데유리한장점이있으며패 므로금속분말사출성형법을많이위해서는열의근원이무엇인지잘키징자체의높이가줄어들게된파악해야한다. 이용하고있다. 이방법은금속분말다. < 그림 17> 에열저항감소를위 을유기바인더와혼합하고사출성형법으로성형한뒤바인더를제거하고소결하는공정을 한 COB 기술로제작된 60W High power LED를도시하였다. 거쳐제조하는방법을사용한다. 단순한사출성형만으로 는매끄러운외관이나오지않아 2차가공으로외관의치 Ⅴ. 맺음말 수등을다시조절하여야하는경우가발생하기도한다. 고출력 LED 소자제작부분에서기판과, 에피성장, 칩 6. COB(Chip on Board) LED 모듈에서의열방출은소재자체의열전도도에도영향을받지만소재와소재간의계면에서의접촉저항에의해서도큰영향을받게된다. 따라서 LED 모듈을구성하는여러요소중에서일부제거하거나두가지구성요소를일체형으로만들어열저항을저감하는기술에대한연구개발이진행되고있다. 이중에서패키지와 PCB 기판을일체화한것이 COB이며, 이는칩을패키지내부에 제작, 패키지에관한 4 가지부분에대하여중요사항에관하여요약정리해보았다. 실리콘공정도마찬가지이지만아무리훌륭한개념과설계가있더라도이를실현해주는공정기술이뒷받침되지않으면상품또는제품으로현실화할수없다. 결국 LED는기존의실리콘장비들을효율적으로이용하면서더욱더큰사이즈웨이퍼생산기술확보, 광추출효과향상에의한열방출문제및휘도문제해결등이시급하다. < 그림 16> 고출력 LED 용금속패키징 ( 출처 : Intops) 참고문헌 [1] Light Emitting Diodes (LEDs) for Generating Illumination, OIDA Technology Road Map Update 2002, [2] Manning Fan et al., Color Filter-less Technology of LED Back Light for LCD-TV, Proc. SPIE, Vol.6841, 2007, pp.68410g g6. 51 전자공학회지 _ 51

64 권성훈 [3] 장선호, 권영희, LED 산업동향및정책추진방향, IT SoC Magazine, Vol.31, 2009, pp [4] 손원국, 조명용 LED 시장의개발현황및사업화동향, 전자부품, Vol.259, 2009, pp [5] 산업교육연구소, LED 부품소재기술ㆍ시장편람, [6] 백종협, 황남, 송상빈, 조용익, 유영문, LED의기초와응용, 광학과기술, Vol.11, 2007, pp [7] 이영국, LED 기판재료의연구개발동향, 전자부품, Vol.259, 2009, pp [8] V. Coffey, Microlens Array Improve the Extraction Efficiency of Nitride LEDs, Laser Focus World, Vol.44, 2008, pp [9] S. J. Chang et al., Appl. Phys. Lett. 91, (2007). [10] D. S. Wuu et al., IEEE Photon. Technol. Lett. 17, 288 (2005). 권성훈 2000 년 2 월서울시립대학교전자전기공학학사 2002 년 2 월서울시립대학교전자전기컴퓨터공학석사 2012 년 8 월서울시립대학교전자전기컴퓨터공학박사 2002 년 3 월 ~2006 년 11 월팬택앤큐리텔중앙연구소전임연구원 2007 년 11 월 ~2009 년 4 월 FIH KOREA (FOXCONN) 서울연구소책임연구원 2009 년 4 월 ~2011 년 6 월 ( 주 ) 멜파스 / Cypress semiconductor 책임연구원 / 부장 2013 년 3 월 ~ 현재 ( 주 ) 한국플렉스 / ( 주 ) 대화기업부설연구소연구소장 < 관심분야 > 반도체공정, 태양전지반사방지막, 박막증착, NCS 교육과정 52 _ The Magazine of the IEIE 52

65 특집 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 OLED 기술개발및 공정기술동향과시장전망 Ⅰ. 서론 이종근 부천대학교 1990 년, Conjugated polymers 를이용한발광소자에대한논문이 발표된이후 [1], Organic Light Emitting Diode(OLED) 는지속적으로 개발되어왔으며, 현재는 Liquid Crystal display(lcd) 와더불어대표적인표시장치가되었다. 차세대 display이산업의발전에는 OLED가필수적으로사용될것이다. 그이유는첫째는 0.1mm의막이한장의유리처럼기판에칠하는것으로되어매우얇고구조가간단하다. 둘째는 backlight를가지고있는 LCD와다르게 OLED는소자자체가스스로빛을내는자체발광형으로시인성 (visibility) 가좋다. 셋째는영하 40 에서영상 100 까지온도변화가심한곳에서도사용할수있다. 넷째는응답속도가 LCD의약 1000배정도빨라서스여러유기소자중에서 OLED는포츠동화상재생에유리현재상업적으로이용되고있는하다. 대표적인소자이며, 잠재적인 < 그림 1> 은 OLED TV 큰시장을갖고있다. 따라서이러한산업시장전망으로 2014 시장을확보하기위해서지속적인기술개발이필요한실정이다. 년현재는삼성과 LG의경쟁체제로시장을주도해나가고있다. 그러나 2016년이후부터는여러후발업체의진입으로치열한경쟁이예상된다. 또한, OLED TV 시장은지속적으로성장하여 2020년경에는 15배이상세계시장이커질것으로예측된다. 한편, OLED는표시장치외에조명으로활용될수있다. < 그림 2> 는 OLED 조명시장전망으로 2015년에는 $1.5 billion에서 2018년에는 $6.3 billion으로 4배이상성장할것으로예측된다. 여러유기소자중에서 OLED는현재상업적으로이용되고있는대표적인소자이며, 잠재적인 53 전자공학회지 _ 53

66 이종근 < 그림 1> OLED TV 산업시장전망 [2] < 그림 4> OLED 발광 Mechanism < 그림 2> OLED 조명산업시장전망 [3] 큰시장을갖고있다. 따라서이러한시장을확보하기위해서지속적인기술개발이필요한실정이다. 본논문에서는 OLED의기본적인원리및구조살펴보고, 차세대전자소자인 OLED를제작하기위한공정방법을설명하고자한다. 그리고 OLED의제품적용분야별동향과시장전망을살펴볼것이다. Ⅱ. 본론 (1) OLED 원리및구조 OLED의발광원리는반딧불이라는곤충에서빛을내는원리와비슷하다. 반딧불은발광물질인루시페린단백질이산소와결합하여산화루시페린이되면서빛을내는데이때루시페라제효소와마그네슘이온, 아데노신삼인산이있어야한다. 세포에산소가공급되면아데노신삼인산이생성되고이것이루시페라아제와결합하면서불안정한상태의고에너지물질로바뀌었다가안정된물질로변화할때그에너지차이로빛을내는것이다. 현재 Organic Light Emitting diode(oled) 가발명된 < 그림 3> 자연에서의반딧불 < 그림 5> OLED 다양한구조 [6] 것은 1987년미국 Eastman Kodak의 C.W. Tang 등을통해, 박막적층형소자의제안으로결실을맺게된것이다. [4] 기본적으로발광원리는 N-type과 P-type의유기반도체물질이접합된구조로, 주입된전자와정공의결합에의해빛이발생한다. < 그림 4> 는음극과양극에전압을가하여각각의전자와정공을주입하고주입된전자와정공은전자수송층및정공수송층을통과하고발광층에서결합하여발광하는 mechanism을나타낸것이다. [5] < 그림 4> 에서 HIL(Hole Injection Layer) 은정공주입층, HTL(Hole Transporting Layer) 정공수송층, EML(Emitting Layer) 은발광층, ETL(Electron Transporting Layer) 은전자수송층, EIL(Electron Injection Layer) 은전자주입층을나타낸것이다. < 그림 5> 의 OLED 구조를살펴보면단일층구조에서부터다층구조까지다양한구조가있다. < 그림 5> 에서 C는 Cathode(Aluminum), EL은 Emissive Layer, ETL은 Electron Transport Layer, HTL은 Hole Transport Layer, HIL은 Hole Injection Layer, EIL은 Electron Injection Layer, A는 Anode 이다. OLED가발광하기위해서는주입된전자와정공이만나재결합이되어야하는데, 이러한과정이원활하게진행되기위해서다양한층이사용된다. 이러한다양한층 54 _ The Magazine of the IEIE 54

67 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 < 표 1> OLED 를구성하는여러층에대한물질종류 [7] < 그림 6> PM OLED 와 AM OLED 의구조단면도 [8] < 표 2> OLED의기능에따른분류 [7] 에의해단일및다층구조가결정될수있다. Anode에서정공이전극과유기물사이의주입을원활하게해주는정공주입층 (Hole Injection Layer, HIL), 주입된정공이발광층으로효과적으로전달하게하는정공수송층 (Hole Transport Layer, HTL), 전달된정공과전자가만나빛을내는발광층 (Emissive Layer, EML), cathode에서전자의주입과전달을원활하게하는전자수송층 (Electron Transport Layer, ETL) 과전자주입층 (Electron Injection Layer, EIL) 등으로구분할수있다. 이러한다양한층에활용되는물질의종류를살펴보면 < 표 1> 과같다. 한편, OLED의구동방식에따라 PMOLED, AMOLED 로구분할수있으며, 발광면의위치에따라 Top emitting OLED, Bottom emitting OLED로구분할수있다. 그리고활용목적에따라투명 (Transparent) OLED 및 Foldable OLED로구분될수있으며, 정리하면 < 표 2> 과같다. 구조및공정이단순하고투자비용이낮은 PM OLED 를중심으로성장하여왔으나최근에는저전력긴수명의장점을보유하고있고고해상도및대면적화에유리한 AM OLED가빠르게성장하고있다. < 그림 6> 은 PM OLED와 AM OLED의구조단면도를나타내고있다. PMOLED에서맨아래부분에 ITO coated glass가있고그위에 red, green, blue의빛이 나오는구조에 color filter를주입하고비발광영역에는 inter insulator인 organic과 aluminum layer를삽입하여빛이나오지못하게하는구조이다. 그런데 AM OLED 구조는 TFT LCD 구조와비슷한모양을보이고있다. 여기에는발광구조에따라유리기판방향으로빛을방출하는배면발광 (bottom emission) 과유리기판반대방향으로방출하는전면발광 (top emission) 으로빛을나오게하는것이다. < 그림 7> PM OLED와 AM OLED의구조및회로도이다. 여기에서는 PM OLED는 diode 소자를사용하였으며, AM OLED는 MOSFET 소자를사용하였다. 우선 PM OLED는 N 개의주사선을순차적으로하나씩선택하여선택된주사선위에화소에 data 선으로부터전류가흘러들어발광한다. 이때화소는선택된짧은시간동안만발광한다. 그리고하나의영상신호 frame 마다 1회발광을하고보통 60Hz가주파수 frame이다. 육안으로볼수있는화면휘도는한 frame 내에서평균화된값으로나타낸다. 이것을식으로표현하면아래식과같다. 화면휘도 (La) 를증가시키기위해서는선택될때의순간휘도 (L) 을증가시키거나혹은주사선수 (N) 을적게하여야한다. 그런데주사선수가많으면순간많으면순간휘도를올려야하고이를위해 OLED의화소에흐르는전류와인가전압을크게하여야한다. 이는소비전력을크게하는원인이된다. 반면에 AM OLED는 1개화소마다 switching TFT와 driver TFT를사용하고있다. 그리고 C(Capacitor) 는 driver TFT의 gate/source 사이의전압을유지하는역할을한다. 주사선과 data 선으로선택된 switching TFT가 on 상태가되면 Capacitor가충전되고 driver TFT가 on 상태로된다. Driver TFT가 on 상태가되면 drain 전류가흘러 OLED 화소가발광한다. 55 전자공학회지 _ 55

68 이종근 < 그림 7> PM OLED 와 AM OLED 의구조및회로도 [8] < 표 3> PM OLED 와 AM OLED 특성비교 구분 PM OLED AM OLED 구동방법 고휘도 Duty 구동 (Row line 선택시 on) 주사선수증가하면휘도감소 보통 Static 구동 (Anytime on) 주선에관계없이고휘도 좋음 소비전력고전압필요보통저전압구동좋음 소형화 소자구조 외부에구동 IC 가필요 단순 matrix ( 단순공정 ) 좋음 좋음 구동 IC를 panel에내장 저온 poly-si ( 복잡한공정 ) 좋음 보통 (a) (b) < 그림 8> (a) Down(Bottom) emitting OLED 적층구조 (green 발광 ), (b) Up(Top) emitting OLED 적층구조 (white 발광 ) (Emitting Layer) 은 fluorescent dye(coumarin 540) 로 doping된 tris(8-hydroxyquinolinato) aluminum Alq3(35nm) 이다. Doping 되지않는 Alq3층은전자수송층 (Electron Transport Layer) 으로쓰였으며전극 (Electrode) 은낮은일함수를가진금속이다. 이 layer 들은 ITO/Substrate 위에 thermal 발광강도는신호에따라흐르는 drain 전류로제어할수있으므로중간조계조표시가가능하다. 1 개 frame 사이에일정한휘도가유지되므로언제나발광이가능하다. PM OLED의장점은구조와공정이단순하고약 500억원정도의낮은투자비용이든다. 단점은소비전력이높고수명이짧으며고해상도의구현 evaporator로증착하였다. Device를통해서전류를흘리면 green이발광된다. < 그림 8(b)> 는 up(top) 발광 OLED 적층구조로백색발광을한다. 이구조에서백색발광을하기위한 layer는 blue, green과 co-doping 되어 red로염색된 Diphenylene-vinylene(DPV) 를 이어렵다. 반면에 AM OLED의장점은저전력, 긴수명, 고해상도및대면적화면이가능하다. 단점으로 PM OLED의장점은구조와공정이단순하고약 500억원정도의낮은투자비용이든다. 반면에 AM OLED의 35nm 정도사용하였다. 따라서이백색발광 emitter는 OLED screen 으로제조하기위하여 color filter 는제조공정이조금복잡하여설비장점은저전력, 긴수명, 고해상도및와함께사용한다. 이 OLED는높대면적화면이가능하다. 투자비용이 3000억원에서 7000 은 luminance와속력을가지고있 억원정도로높다. OLED의발광색은특정물질, 즉발광층의에너지크기에따라 red, green, blue로결정될수있다. < 그림 8> 은 green을발광하는 OLED의구조이다. Anode는유리기판위에 sputtering 된일 energy(5ev) 가높은 ITO(Indium Thin Oxide) 투명전극, HIL(Hole Injection Layer) 작용을하는 Copper Phthalocynanine(CuPc) 20nm 정도의두께를나타내고있다. HTL(Hole Transport Layer) 는 Napta- Phenylbenzidene(NPB) 50nm 두께정도이다. 발광층 어 display 사용하기에적당하다. 그러나대기상태에서수분과산소에민감해서밀봉이필요하다. 유기재료의발광방식에따라서는단일항발광재료를사용하는형광 (fluorescent) 재료와삼중항발광재료를사용하는인광 (phosphorescent) 재료로구분할수있으며두재료를혼합하여사용하는 hybrid 구조도있다. 발광구조에따라유리기판방향으로빛을방출하는배면발광 (botton emission) 과유리기판반대방향으로방출하는전면발광 (top emission) 으로구분할수있다. 저분자재료는진공증착공정에의해증착되며효율및신뢰성 56 _ The Magazine of the IEIE 56

69 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 재료 발광효율 이우수하여현재일반적으로 OLED 생산에적용되고있다. 고분자재료는주로 printing 방식의용액공정에의해막이성장되며, 대면적제작이쉽고저렴한공정비용이드는장점이있다. 인광 OLED는재결합에의해형성된여기자를모두발광에이용할수있기때문에이론적내부양자효율이 100% 로형광 OLED에비해이론효율이 4배가되어우수한반면수명이길지않은단점이있다. 그러나최근에는개선된인광재료개발로내부양자효율과함께수명도크게길어져서점차상용제품에사용되는추세이다. (2) 공정방법 < 표 4> OLED 소재분류에따른특성 구분 형광 인광 Host Alq 3 CBP Dopant IQE (Internal Quantum Efficiency) EQE(External Quantum Efficiency) 장점 단점 1)PM OLED 공정순서 [9] Rubrene, Quinacridone, DCJTBC < 그림 9> PM OLED 공정순서 PtOPE, Ir(ppy)3, Flrpic 25% 100% 5% 20% 재료가안정적, 긴수명 효율이낮음 발광효율이높음 비쌈, 저급재료, color 수명 1000 시간이내 Quenching 때문에고휘도효율저하 2) AM OLED 공정순서 < 그림 10> AM OLED 공정순서 < 표 5> OLED 공정분류에따른핵심기술 공정분야박막증착기술핵심요소대면적진공증착박막균일도, 수율, Doping 유기박막고균일도, 고수율분포도형성기술고분자박막균일도 Process OLED/TFT 미세화소형성, OLED/TFT Pattern 복합공정기술복합양산화 Device Encapsulation 기술긴수명Encapsulation/ Passive 부품소재장비개발 Multi chamber 증착장비개발, 양산 pilot 개발 (3) OLED 제조공정가장일반적인 OLED 제조방법은 PVD(Physical Vapor Deposition), Screen printing, Inkjet print, In-line 제조공정, Roll to roll 공정등이있다. 1) PVD(Physical Vapor Deposition) 이 PVD는서로다른표면위에다양한재료를박막형태로증착하는진공증착기술중에일부이다. 이기술은박막을증착하기위하여재료를증기형태로만들어야한다. 고체재료에열을가하여증발할때까지가열 (Thermal evaporation) 하거나 chamber 안을진공으로만들고 ion을 plasma 상태로하여 sputtering한다 (Sputtering). 또는외부의 ion, electron source로부터 beam을만들어그 beam 으로재료를가열하여증착시킬수있다 (e-beam evaporating). 작은분자에열을가열하여기체상태가되어유리기판에증착한다. 여러가지 color의 display는적당히짝지워진 shadow mask를이용하여 RGB 발광재료를증착한다. 57 전자공학회지 _ 57

70 이종근 은직류전원을이용할수있다. 이경우 target은 diode system에서음극 (Cathode) 으로작용한다. 그리고기판은양극 (Anode) 로작용한다. 아울러절연체물질 ( 실리콘산화물, 알루미늄산화물 ) 은 Ar 원자에 energy를공급하기위해 RF 전원을사용한다. (a) (b) < 그림 11> (a) Thermal evaporator의개략도와 (b) 진공상태에서 RGB patterning 과정 < 그림 12> E-beam evaporator 의개략도 2) Thermal evaporator < 그림 11> 에서 Thermal evaporator는전기저항이큰 heater를사용하여재료를녹이고증발될때까지열을더가한다. 이공정은높은진공상태의 chamber에서공정을해야한다. 3) E-beam evaporator < 그림 12> 에서는 electron gun에높은전압을가하여고 energy의 beam인 electron beam을만들어 crucible 에담겨있는재료를녹여증발시켜증착한다. 5) OVPD(Organic Vapor Phase Deposition) < 그림 14> 은 heat chamber에서질소 carrier gas와 organic source 입자함께이동하면서기판에증착된다. 기판표면에냉각되어이 gas들은 downstream 방법으로증착된다. 이과정에서중요한공정조건은 reactor의압력과 carrier gas가 organic source 입자를얼마큼포획하여이동하는비율이다. < 그림 15> 의기판에서보듯이중심과끝부분에서두께차이가많이나는것이단점이다. 6) Spin coating과 Screen printing < 그림 15> 에서일반적으로대면적위에염색 film을빠르고비싸지않는증착기술로사용한다. 또기판위에증착된면은정의된대로 pattern하기쉽다. 꼭필요한 screen printing 공정은실 (thread) 로엮어천을짜듯이구성하는것이다. 이 cloth( 천 ) 은 frame 안에서단단히 stretch를내는것이다. 그리고이 cloth 표면에 ink를붓는다. Ink가 print 된기판은 frame 된 cloth 아래놓여고정된다. 이러한공정은복잡한 stack 구조를 in-line 4) Sputtering < 그림 13> 에서 Sputtering은일반적으로 Ar+ 와같은높은 energy를가진 ion으로고체인 target에충돌시켜기판에증착하는공정이다. 전기적으로전도성물질 < 그림 14> 진공상태에서 OVPD 과정 < 그림 13> DC Sputter 의개략도 < 그림 15> Spin coating 와 slit nozzle 과정및장비 58 _ The Magazine of the IEIE 58

71 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 < 그림 16> Screen Printing으로제작된예 [10] 제조에사용할수있다. 증착율과수율도높다. 이공정은큰기판에서조작할수있다. 7) Ink jet printing < 그림 17> 은 RGB ink를분사할때그용량을정확히조절하기어렵다. 그리고많이사용하면 ink jet head가굳어지고분사한후기판에균일도의문제가생긴다. 따라서아직까지불량이많아다른공정을개발중이다. 또한재현성을높이는데노력중이다. 이런이유로듀폰에서는저분자액체재료를연구중이다. 8) Roll to roll process < 그림 18> 은 Roller Printer로 OLED를만드는과정이다. 이 Roll to Roll 공정은 OLED flexible flat panel display 제조공정에있어서혁명적이라할수있다. 이공정의전제조건은기판이 flexible하여 Roller에감겨야한다. 따라서이공정을 3 가지로나눌수있다. 첫째는 deposition, 둘째는 Patterning(Soft lithography, Inkjet printing), 셋째는 Packaging이다. < 그림 17> Ink jet printing 과정 < 그림 18> Solution 공정이가능한 Roll to roll process 이렇듯이 flexible OLED는몇가지의중요하게고려해야할사항이있다. 첫번째로구부러질수있는기판 (Metal, Plastic, Thin glass, Composite etc.) 을적용해야하며두번째로구부러져도특성을유지하는 TFT 소자구조와재료 (Oxide TFT, Organic TFT etc.) 이다. 아울러가격이저렴해야하고 soluble, patternable 재료야한다. 세번째로 flexible 기판에 display 구동회로내장이가능하고 flexible circuit board에적용할수있어야한다. 네번째로기판이휘어도대응가능한발광 mode 를개발해야한다. 그리고마지막다섯번째로 flexible 기판공정이가능하고저렴한장비와공정이개발되어야한다. 이장비와공정중에 coating하거나 printing할때진공상태가아니어야하며 Roll to Roll 또는 sheet type 형태로빠르게공정이진행해야한다. 9) Encapsulation 초기에 OLED display의조명등에사용하는 N2와같은기체를주입하여밀봉하는방법을사용하였으나, 열전도성이나쁘고조명의높은 power 입력에견디지못한다. 고휘도점등된경우충전단자근방의방열의문제로소자가열을받아비정상적으로가열되어열파괴가일어나파손되는경우가종종발생한다. 일반적인경우불소계 (F) 등의절연성오일을사용하여방열성을어느정도높일수있었지만생산력의한계가있었다. [19] 그리고 OLED 기술중 encapsulation 공정은수명과신뢰성을좌우하는핵심기술이다. OLED 소자가수분과 O2에의해열화 (degradation) 가생겨휘도 ( 수명 ) 가감소하고 dark spot이성장된다, 따라서외부에서유입되는 gas와수분의영향을막기위해증착후 metal can(cap), glass can, thin film 등으로투명 cap으로밀봉 (encapsulation) 하는공정을말한다. OLED 소자가공기중에노출되면 dark spot이성장되고 pixel이축소하며발광면적이감소하게된다. 이런결과로전류밀도가증가하여수명이감소하고 pixel이죽게된다. OLED 소자를다층박막으로적층하여밀봉하는 thin film encapsulation 기술과 desiccant 혹은 getter sheet를 glass 기판사이에삽입하고 epoxy resin을자 59 전자공학회지 _ 59

72 이종근 < 그림 19> 건조제 (desiccant) 를이용한 encapsulation 기술계략도 외선 curing하여밀봉하는 glass encapsulation 기술이 < 그림 20> OLED display 국내생산및세계시장규모 있다. 그리고이두기술을혼합한 hybrid 기술도있다. 아울러최근에는 encapsulation film을 laminating하는 기술도개발중이다. [11] 최근일본 JSR은새로운유기금속화합물의건조제 (desiccant) 를배합한흡습제를개발하였다. 이것을 < 그 림 19> 에모식도로나타냈다. 이것은각각의화합물을적 < 그림 21> 차세대 display 세계시장규모전망 절한방법으로탈처리한다. [12] 또한 Lumiotec 社는일반값싼평판 glass substrate에 gel type의 encapsulation 공정을개발하였다. Gel은액체와동일하게다루는데쉽고고체봉지같이 OLED 소자에미치는영향에대한어려움이없다. 아울러진공공정이필요하지않는여러장점이있다. 이 gel 재료는소자를열화시키지않는재료를선정하고일반적인 cap 에붙이는흡습제를대신하여무기계흡습제를 gel 속에분산시킨것이다. 전열성과방 1천만달러로 12배증가한세계시장규모를능가하는성장을하였다. 세계의차세대 display인 Flexible, 3D, AMOLED, OLED 시장은기술발전과소비자욕구에의해서크게확대될것이다. < 그림 21> 에 OLED 세계시장은 2014년 177억달러, 2018년에는 346억달러로증가할것이다. 차세대 display의세계시장규모는같은기간동안 301 억달러에서 590억달러로증가될 열성을향상시킴과동시에기존것과비교해도전혀뒤지지않는밀폐성능을실현하고 panel의두께가 OLED의기술은 thin film encapsulation 기술, glass encapsulation 기술이있다. 그리고이두기술을혼합한 것으로전망한다. 단순히투명한것외에도가볍고깨지지않는특성때문에종이처럼 2.3mm로 slim화하는데공헌했다, hybrid 기술, 최근에는 encapsulation 둘둘말거나구부릴수있는형태의 film을 laminating하는기술도개발중이다. 그결과 142mm 크기의 panel에서 flexible display가나타나고있다. 5,000cd/ m2에서비교하면최대 12 정도의 panel의온도를낮출수있다. [13] 이것은 contents를감상할때향상되고몰입도가높아지는특징이있어휴대폰과 tablet PC 등의개인용 mobile기기에먼저적용되었고점차 TV 시 (3) OLED를이용한전기기기기술개발동향 장으로확대되고있다. 1) OLED display 국내외시장동향과전망 2012년국내 display 시장은세계 50% 이상을점유하고있다. 2008년국내생산은 2억 7천만달러, 수출은 2 억5천만달러였다. 그리고작년 2012년에는생산이 46 억8천만달러, 수출이 40억5천만달러로 15배이상증가하였다. 이것은같은기간동안 6억1천만달러에서 72억 2) AMOLED TV 국내외개발동향과전망 AMOLED의장점은첫째자체발광형으로소자자체가스스로발광해서어두운곳이나외부의빛이들어올때도시인성이좋은특성을가지고있다. PDP나 LCD는다른 display 제품은밝은햇살이나옆쪽에서는사람이나사물이잘보이지않지만 AMOLED는선명하게재생 60 _ The Magazine of the IEIE 60

73 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 < 표 6> AMOLED와 TFT LCD 비교 Specification AMOLED TFT LCD Thickness 0.5mm 1.7mm Module size 2.2 inch 2.2 inch Resolution OVGA(240 RG8 320) OVGA(240 RG8 320) Color 26만 color 26만 color Contrast 10,000:1 500:01:00 할수있으며, 액정을사용하지않기때문에회질이우수하고명암대비가선명하다. 둘째는넓은시야각을가지고있어브라운관 TV처럼바로옆에서보아도화질이변하지않는다. 셋째는응답속도가빨라서동영상재생시자연스러운영상을볼수있다. 넷째는초박막, 저전력의특성을가지고있다. < 표 6> 에는 AMOLED와 TFT LCD를 thickness, module size, resolution, color, contrast 대하여비교표를작성했다. < 표 6> 에서보듯이 Back light와 color filter가필요없기때문에 panel 두께를 1mm까지줄일수있어 LCD나 PDP에비해 1/3 가량얇고, 가볍게만들수있으며, flexible substrate에까지적용할수있는가장이상적인 flat panel display라할수있다. 이런특성때문에휴대용기기의경량화, slim화를촉진하고많은 battery 공간을확보해다양한기능들을추가할수있다. AMOLED의단점으로낮은수명과생산수율로현재판매되고있는 AMOLED는수명이 25,000 시간정도로비교적짧다. 또생산수율이낮아서 LCD에비해다소비싸다. 신규투자비용도높아대량생산으로손익분기점을넘어선 LCD에비해비용면에서열악하다. 현재시판중인 OLED TV는 55inch인데화면이커질수록화질불균형, 재료의열화로인한수명단축, 기판비용증가등의문제가급속히증대하므로대형화에따른단가상승문제를해결할생산기술이뒷받침되어야한다. 디스플레이서치에따르면 2009년세계 OLED 시장규모는 2008 년대비 33% 성장한 8억2천6백만달러를기록했으며시장조사업체인유비리서치 ( 가발간한 2014 상반기 AMOLED 보고서 에따르면 2014 년 AMOLED 시장은 2013년 89억달러에서약 10% 성장한 100억달러의규모를형성할것으로예상된다. 이 후 2016년부터 29억8천1백 8십7만달러로평균 32% 의성장률을보이며, 2020년에는 465억규모로성장할전망이다. [14] 2014년 OLED 시장은업계의 OLED 투자지연과판가하락에의해고속성장세가멈추고약 10% 의낮은성장률을보일것으로예상된다. 그러나삼성 display가상반기에 Flexible OLED용라인인 A3라인장비발주를시작함에따라경쟁업체인 LG display도 2015년경 plastic OLED 전용 6세대 line 과 55 inch의이상의대형 TV용 M3 line의장비를발주할것으로예상된다. 이에따라 AMOLED 시장은 2015년부터는다시회복세로돌아서며 2016년부터는다시고속성장세가이어진다는전망이다. 2014년상반기 AMOLED panel 시장실적또한성장세를회복했다. 또한 2014년상반기 AMOLED panel 매출액은약 50억달러로집계되었으며, 전반기대비 21% 의성장률을보였다. 유비리서치측은 갤럭시 S5를비롯한 AMOLED panel을탑재한 smart phone 출시가증가하면서성장률이감소한전반기와다른양상을보인것으로추측된다 고설명했다. 2009년 15inch OLED TV를출시했던 LG 전자가 2011년에 30inch OLED TV, 2014년 55inch를출시했다. 삼성도 LG전자와비슷하게출시하였다. 한편해외에서는소니, 파나소닉, 미쓰비시전기등일본기업들은한국기업을추월하기위하여 2008년소니, 샤프, 도시바, 파나소닉등의주요전자업체들과대량생산에필요한기초기술을공동으로개발하기로합의하였다. 이는 40inch이상의대형 panel을공동개발하고절전기술, 내구성향상기술을개발하는것이핵심내용이다. 또한 display 재로및제조장비회사들도가세하고업체간에 synergy 효과를창출할수있도록경제산업성이총 36억 < 그림 22> AMOLED 시장전망분석도 61 전자공학회지 _ 61

74 이종근 < 그림 23> LG 와삼성의 55 Inch AMOLED TV 제품과 Sony 의 56 Inch 의 OLED 시제품 엔의자금을산업기술종합개발기구에후원하고있다. 대형 OLED panel 양산에필요한기술을공동개발함으로써각회사의개발비를줄여가격경쟁력을높이는한편상용화시기를앞당길수있을것으로업계는기대하고있다. [15] 세계 display 시장의 50% 이상을점유하고있는삼성과 LG의변화는주목할필요가있다. 삼성전자의 LCD 사업부가삼성 display로분사되고 LG display의 55 inch AMOLED TV 기술의혁신및사용화등새로운 display 시장의개척에많은노력을기울이고있다. 아울러 AUO 의 Sony에대한투자가진행중이고 Japan display에서 Gen. 6 line을위한개발이있고 AUO와 CMI의 mobile 용 TFT-LCD line을 AMOLED로변경이예상된다. 또 Sony의 AMOLED 사업이재개되고있다. 지난 1월 Las Vegas CES 2013에서 Sony는 full HD 보다 4배선명한 56 inch OLED TV 시제품을용액공정기술기반으로파나소닉, 스미토모와협력하여공개하였다. 이것은 LG, 삼성이주도하는 OLED TV 시장에경쟁을예고하는것이다. 구체적으로국내기업의 OLED 기술투자현황을살펴보면 LG display에서는구미공장과파주공장에, 삼성도천안공장과탕정공장을중심으로대량생산을 Gen. 4, Gen. 5.5, Gen. 8을위한기술개발및투자를진행하고있다. 3) White OLED 면광원을이용한 BLU(Back Light Unit) 개발동향과전망 White OLED을이용하여백색광원을구현하면고화질의 OLED display 뿐만아니라 LCD BLU와일반조명등의다양한분야가이루어질수있어유럽및미국을중심으로기술선점을위한연구가활발히진행중이다. 특히 white OLED를이용한광원의경우백열등이나형광 < 그림 24> 유럽 OLLA project 에서제안하는 white OLED 면광원구조와이를이용한 Novaled 에서제각한면광원 등과같은 gas 상태광원에비해 energy 효율이높다. 일반적으로백열등의효율이 16 lm/w이내에비해 white OLED는 85 lm/w 높은효율을얻을수있으며수명에서도백열등보다오래사용할수있다. 또한반도체광원에비해높은 Flux를나타내기때문에반도체광원만큼의수명을 white OLED가구현한다면차세대광원으로그가능성은높다. 유럽의경우여러조명업체가 consortium 을이루어진행중인 OLLA(Organic LED for Light Application) project를기반으로조명용 white OLED 의상업화에저력을기울이고있다. Phillips Axitonix, IMN, Merck, IPMS, Novaled, Osram, Imec 등의조명, 장비및소재관련업체들이 OLLA project는 white OLED를광원으로사용하기위해서각기특정분야에역량을가지고있는업체들이공동으로재료, 소자구조, 대면적저가공정용장비등을연구중이다. 미국의경우 US department of energy의중점 project인 SSL(Solid-State Lighting) 을통해 white OLED를신광원으로가능성을연구하고있다. 특히고체상태광원인반도체광원과 white OLED 광원을동시에연구하고있다. 미국은 SSL project를통해 2010년 100 lm/w 정도의효율을가지는 white OLED 광원을계획하고조명시장진입을위한사업화준비도 UDC(Universal Display Company) 를중심으로준비하고있다. UDC에서제안하고있는 OLED light house의개념은모든층이투명한 white OLED가 coating 된창문에대면적으로만들어창문대신사용하게되면낮에는창문으로활용하고밤에는높은효율을갖는 white OLED 광원으로사용함으로써 energy 소비효율을증대시킬것이다. 현재전체층이투명한 white OLED가보고되고있고유기물재료의특성상투명한소자를제작하는것은어려운일이아니기때문에 UDC에서제안한 OLED light house는곧실용화될것으로예상된다. White OLED는면광원 62 _ The Magazine of the IEIE 62

75 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 < 그림 25> 미국 UDC 에서개발한면광원과제안한 OLED light house [16] 력등이있고 OLED 조명광원만의기술요소는연색지수 (Color Rendering Index, CRI), 대면적발광균일도, 색유지능력등이있다. OLED 면조명은신개념의면광원으로서기존백열등대비 60% 에서 90% 까지전력절감효과가기대되는저전 소자이기때문에차세대 LCD BLU로그가능성이높다. 수명문제를제외하고 LCD용 BLU가요구하는휘도, 효율, 백색 spectrum 및온도민감성을 white OLED가만족시킬수있기때문에연구및양산화가진행되고있다. 삼성전자의경우차세대 LCD BLU로 white OLED 소자를채택하고 5세대 line 투자를하고국내업체인 KDT는월 100만대의 BLU를생산할수있는 line을가추고사업준비를하고있다. 특히 white OLED를이용한 BLU 는제작공정이간단하고저가공정 력특성과기존의조명기기에서볼수없는 design 혁신성을나타내어차세대조명으로부각되고있다. 2년전만해도시제품으로선보인 OLED 조명의외광효율이 20 lm/w를넘지못하고휘도와수명도낮아 LED에비해늦게주목받기는하였으나 2011년에전력효율 70 lm/w( 백열전등 16 lm/w), 수명 10,000 시간이상 ( 백열전등 1,000 시간 ) 의우수한특성을나타내는시제품들이나와상용화시장에 OLED 조명이진입단계에와있는것으로생각된다. 그리고 2020 이며, 우수한발광특성을갖고있다. Flexible 광원제작이가능하고대면적면발광제작이가능하기때 OLED 면조명은기존백열등대비 60% 에서 90% 까지전력절감효과가기대되는저전력특성과 년에는전력효율이 200 lm/w, 수명 20,000 시간이상, 가격 1$/K lm 등의성능가진 OLED가개발 문에대면적 LCD용 BLU로써 LED design 혁신성을나타내어차세대될것으로예상된다. 국내외조명산조명으로부각되고있다. BLU과치열한경쟁을하고있다. 업예측보고서따르면 2020년에는 또한 LED BLU에비해 epitaxy 성장에의한제약이없고여러가지유기재료등을선택적으로사용함으로높은연색지수를갖는백색구현이가능하다. OLED 조명과 LED 조명과함께모든조명시장을대체할것으로예상한다. 일본야노경제연구소의보고서는일본 OLED 조명 panel 시장규모가 2012년에는 100억엔을초과하고 2015년에는 540억 엔에도달할것이라예측한다. 4) OLED 조명의개발동향과전망조명의신기술광원으로 OLED는백색 LED 광원과비교되곤한다. LED가반도체 chip을사용하여만들기때문에소형의점광원이고면광원화하는데부가적인부품과공정이필요한데반하여, OLED 조명은 panel 형태로생산되므로자체가면광원이며확산공이라는특징이있다. 확산광은눈의피로감을줄이고낮은높이에서넓은면을밝힐수있어실내용조명으로적합하다. LED r OSRAM은세계최초로 OLED stand 조명제품을출시한이후 OLED 조명시장을선도하고있다. 세계적인조명 designer 인잉고마우러와더불어감성적인조명시제품들을선보이며조명기기에예술적감각을부가하여심미적특성을가미하여 marketing을하고있다. 최근에는 ORBEOS라는제품으로면조명 panel 제품을소량생산하고있다. < 그림 29> 은 OSRAM의 ORBEOS 팔각형과사각형면광원조명을이용한제품을보여주고 조명광원으로서 OLED는 display이응용을위한 OLED 와공통적인기술요소도있지만, 각각특징적요소도가 지고있다. 공통적기술요소는전력효율, 안정성, 수명, 제조가격등이있다. OLED display만의기술요소는미 세화소 pattern형성, contrast, resolution, 색재현능 < 그림 26> OSRAM의 ORBEOS와 ORBEOS를이용한조명기기 63 전자공학회지 _ 63

76 이종근 < 그림 27> Philips 사의 Lumiblade와교감형 OLED 조명있다. 이작은 panel들은 87 lm/w, 5000 cd/ m2의휘도에서도 75 lm/w라는놀라운전력효율을나타내기도했다. [17] Philips 사는 Lumiblade라는 OLED 조명 kit 상품을판매하여본격적으로준비하고있다. 유리를기반으로다양한 color와다양한모양을갖는광원을이용하여시제품을선보이고있다.< 그림 28> 이것은조명기술과더불어교감형 (interactive) 조명의신기술을개발하여시연하여미래형조명으로새로운 model을제시했다. 최근 Philips 사는 Konica Minolta 와공동으로 UDC의인광발광체를이용하여 45 lm/w의전력효율을나타내는 panel 제품을출시하였다. Philips 는자신이부족한 panel의소재및제조기술을일본과미국의전문기업과협력하여개발하고있다. GE 사는 2007년 Konica Minolta와 partnership을맺어 flexible OLED 조명제작을시현하여저가형 OLED 를제작하였다. GE 사는 2010년부터장식용조명으로시장에진입한후 2015년부터본격적인주조명시장에서경쟁하고자하는 load map을발표했고 flexible OLED 조명에많은관심을가지고연구개발을진행하고있다. 그러나아직시제품은발표하지못했다. 파나소닉은 LCD color filter 공정에서검증된바있는 slit coating method로제작한저가형공정광원을발표하여시장경쟁력을확보할전략으로시장진입을시도하고있다. 피나소닉의 white OLED는 40 lm/w의효율과수명 20,000 시간의특성과함께연색성 95를갖는것으로발표하여최고의연색성을가진광원으로보고하였다. 또 2010에특수조명시장을필두로점진적으로확대할 < 그림 28> Lumiotec 사와 Panasonic 사의 OLED 조명 < 그림 29> LG화학의 OLED panel을이용한 ACuity Brands의조명기기것을발표하였다. Lumiotec 사는미쓰비시중공업, Rohm, Topanprinting, 三井物産, Junji Kido 교수등이 2008 년설립한 OLED 조명회사이다. 이 Lumiotec 사는 designer로 Keiji Akiba를참여시켜다양한조명을선보이고있다. 또한 2009년 5,000 nit의휘도에서 10,000 시간의수명과 25 lm/w의효율성을갖는 OLED 조명을발표하였다. 처음에는 15cm 15cm 1개당 5만엔의비싼가격이었으나 2012년에는 5천엔, 2015년에는 1m2당 10,000 엔수준으로인하할계획이다. 그외에 Konica Minolta Holdings는 2006년 64 lm/ W의고효율의 white OLED를발표했고 2008년 GE와 Philips와전략적제휴를맺고 2012년에본격적인생산을수립하고있다. 그외일본회사로는도호쿠 device가초기제품을출시했으며, NEC, KANEKA, 고이즈미조명등이시장에진출할계획이다. 국내에는 OLED display panel 및소재산업의 Samsung mobile display, 네오뷰코오롱, LG화학이있고전통조명산업체인금호전기, 필룩스등이본격적인조명산업에참여하기로발표하였다. LG화학은 2011년미국의 Acuity Brands Lighting과협력하여 OLED조명제품을선보였다. 이조명은전력효율이 53 lm/w이고수명 (L70) 은 15,000 시간이다.< 그림 27> Ⅲ. 결론 지난 20년간전자산업의 flat panel display는반도체및전자통신과더불어현재우리나라의큰근간을이루는산업으로자리매김하고있다. 이러한상황에서저전력, 고화질, 얇은막단소화에유리한 OLED가최근 smart phone의대중화로성공적인소형 display의한축을차지하고있다. LCD의경우액정편향으로인한시야각문제로어려움을겪고있던점이개선되어 flexible display 64 _ The Magazine of the IEIE 64

77 OLED 기술개발및공정기술동향과시장전망 가장착된휴대용전자기기및대면적 TV가출시되고있으며 OLED를장착한투명 display의등장도기대된다. Nano 기술과소재개발에힘입어 display의기판부분에얇은금속을형성하게되면투과도도개선되어투명화면을통하여주변환경의정보를공유하여증강현실구현이가능할것이다. 이러한장점은창문, 벽지, 냉장고, TV, 게시판, 자동차유리등을통하여생활정보를알수있을것이다. 가볍고깨지지않는특성때문에종이처럼말거나구부릴수있는형태의 flexible display가나타나고있다. 이것은 contents를감상할때시야각이향상되고몰입도가높아지는특징이있다. 이렇게투명하고, 휘고, 접히는차세대 display가상용화되어 flexible display를적용한 smart phone이 2013년에삼성 명시장에서경쟁력을가질수있다. 그리고아울러대면적면발광소자를안정하게보호할수있는새로운개념의 encapsulation 기술이개발되어야한다. 현재 AMOLED display 기술은많은기업과연구기관에서진행되고있다. 국내의삼성과 LG가주도적으로개발하고그외에다수의연구기관에서중점적으로개발및연구를하고있다. 1990년대에 TFT LCD 기술로시작하여차세대 display로 AMOLED가개발되고상업화를진행하고있고여기에서는 AMOLED를위한 TFT공정, OLED 전공정, encapsulation공정등모든기술이포함되어있으나다만소재의원천기술이아직선진기업체들에비해많이부족하여투자와노력이필요한상황이다. 앞으로 OLED는확고한위치를확보해가고있기때문에미래에시장규모는예상보다커질 은 Galaxy round로 LG는 G flex 로시도하여출시하였다. 그러나기존에경쟁이심화되고 hardware OLED 조명은 panel 형태로생산되므로자체가면광원이며확산공이라는특징이있다. 확산광은눈의피로감을줄이고 것이다. 또한 OLED 기술을이용하여감성을강조하는조명기술도 display 기술의발전을가속화시킬 낮은높이에서넓은면을밝힐수있어의차별화가어려운 TV에서대규모것이다. 실내용조명으로적합하다. OLED 투자가이루어질것이다. 따전통적인조명산업의선두주자 라서 OLED TV의향후과제는대형화를위한성능, 수명문제를극복할필요가있다. 화면이커질수록화질불균일, 재료의열화로인한수명단축, 기판비용증가가급속히증대된다. 그런데최근 OLED TV의수명이평균 50,000 시간이상수준에접근해사실상문제가해결되었다고보고있다. 다만생산단가가문제이다. OLED 자체 back light가필요없는자체발광이라재료비가 LCD에비해덜들어가지때문에 OLED TV 시장에따른생산량이늘어나면서저절로해결될것으로전망하고있다.[ 디지털타임즈. 2008년 8월24일 ] 한편으로 OLED 광원으로장점은고휘도, 발광효율이높고, 우수한색순도, 대면적면광원제작기능, 저가공정, 다양한재질의기판위에공정이가능한것이다. 그러나단점으로는유기물박막재료의수명문제가있다. 이수명문제는우수한유기물소재의개발과저가의대면적공정및장비개발이필요하다. 또오랜시간소자가작동한후 인선진기업인 OSRAM, Philips, GE등은기술개발과상용화를위한시각적인노력을하고있으며, 또한기존 OLED 산업에참여해온산업체나신규로 OLED 조명을위하여설립한업체등다양한산업체들이 OLED 조명산업에참여하고있다. 각산업체들은 2010년에서 2011년사이에대량생산으로시장에진입했고 2012년에는본격적인시장이형성되었으며, 2014년현재는대규모기업뿐만아니라중소기업의유명한조명업체도많은관심과투자를하고있다. 영국의 Thorn Lighting, 미국의 Acuity Brands Lighting, 프랑스의 Blackbody등이 OLED 조명의새로운 design을발표하면서 OLED 조명 panel이공급되기를기다리고있다. 사무실, 공장, 등의업무공간을제외하고조명기기산업의특성상대규모자본이필요한 panel 및 module 공급은대규모기업에서, 조명기기는중소기업에서공급하는생산체계로발전할가능성이있다. 에도색순도, 휘도, 색연색지도, 대면적균일도등의특 성변화가적은안정된소자를구현해야한다. 그러면조 65 전자공학회지 _ 65

78 이종근 참고문헌 [1] J. H. Burroughes, D. D. C. Bradley, A. R. Brown, R. N. Marks, K. Mackay, R. H. Friend, P. L. Burns, A. B. Holmes, Lightemitting diodes based on conjugated polymers, NATURE 347 (1990) [2] Touch Display Research, Touch and Emerging Display Monthly Report, July 2013 [3] 이충훈, 2012년 OLED산업결산과 2013년산업전망, UBI Research, [5] C.W Tang and S.A. Vanslyke, Organic electorloluminescent diodes, Appl. Phys. Lett. 51 (21). 21 September, 1987, pp ] [6] 훤히보이는차세대디스플레이. 전자신문. page 88.] [7] N. Thejo Kalyani, S.J. Dhoble Organic light emitting diodes: Energy saving lighting technology A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 16, pp [8] 신백균, AM OLED의개요및기술전망, 디스플레이기술교육센터 pp ] [9] LG Electonics Inc. 자료집 [10] Screen Printed OLED by Add-Vision [11] Samuel P. et al., Laboratory Thin-Film Encapsulation of Air- Sensitive Organic Semiconductor Devies, IEEE Transactions on Electron Device, vol. 57, no. 1, January 2010, pp [12] Takayuki Arai, 有機 EL 向け新規デシカント材料, JSR Technical Review no. 120, 2013, pp [13] Keiichi Hiri et al., 次世代照明の本命, 有機 EL 照明パネルの開發と量産化, 三菱重工技報 vol. 49, no. 1, 2012, pp [14] 유비리서치 ( [15] 일본경제신문, 2010, 7, 11. [16] UDC, World record represents a 20 lm/w white light OLED lab. device. [17] AMOLED TV 경쟁력분석, Display Bank, 이종근 1988 년 2 월인하대학교공과대학응용물리학과 ( 공학사 ) 1991 년 2 월인하대학교공과대학응용물리학과 ( 공학석사 ) 1998 년 2 월인하대학교공과대학전자재료공학과 ( 공학박사 ) 1998 년 3 월 ~1999 년 8 월인하대학교플라즈마센터연구원 1999 년 9 월 ~2001 년 8 월에디벤쳐연구개발부장 2001 년 9 월 ~2002 년 8 월인하대학교반도체및박막기술연구소박사후연구원 2002 년 9 월 ~2004 년 7 월네오칩스수석연구원 2004 년 8 월 ~ 현재부천대학교전자공학과교수 < 관심분야 > 반도체설계및공정 / 장비, VHDL 및 FPGA 설계 66 _ The Magazine of the IEIE 66

79 특집 CMOS Image Sensor(CIS) 제작기술동향 CMOS Image Sensor (CIS) 제작기술동향 Ⅰ. 서론 성홍석 부천대학교 CMOS 이미지센서의원리가고안된것은 1960 년대후반이지만실 용화된것은미세가공기술이첨단화된 1990년대이후이다 년대후반부터 Image Sensor 기술의고해상도화가진행됨에따라 BSI(back side illumination) 공정기술과 3D Stacking Sensor 제작공정기술이대두되고있다. Wafer Stacking을통한 3D CIS(CMOS image sensor) 제작공정은한 Wafer에다 Pixel의광집적부분과구동회로부분을동시에공정진행하는것과는달리, 광집적부분과구동회로부분을각각다른 Wafer에공정진행하여, 일정공정후두 Wafer를각각서로 Bonding 한후후속일정공정을진행하는방식으로이루 PD 수광면적이란포토다이오드 (PD) 가어진다. 즉, 한 Wafer에실질적으로광을받는면적이다. 는광집적부분만을효면적은픽셀사이즈에연관이되며현재는메가단위에이르고있다. 율적으로공정진행하고또다른 Wafer에는광집적부분의신호를받아이를처리하여출력신호로내보내는구동회로부분만역시효율적으로공정진행한다. 이때필수적으로두 Wafer 를 Bonding하기위한 Bonding Pad를각 Wafer에형성하게되고이 Bonding Pad를상, 하서로포개어접촉시키게된다. CMOS 이미지센서메커니즘의개략도. 착색부분은각화소에대응된다. 일반적으로이와같이컬러필터를배치하는것으로사실적인색을구현한다. 단위셀마다증폭기를가지고있으며광변환된전기신호의읽기에의해서전기노이즈의발생이적어지는특징이있다. CMOS 로직 LSI 제조프로세서의응용으로대량생산이가능하기때문에고전 67 전자공학회지 _ 67

80 성홍석 압아날로그회로를가지는 CCD 이미지센서와비교해서제조단가가낮고소자의크기가작아서소비전력이적다는장점이있다. 그리고논리회로를동일한공정으로제작해서화상처리회로를 On-Chip화하여화상인식장치, 인공시각장치에응용연구되어서일부는상용화되었다. 이로인해인공망막칩이라고불리는경우도있다. CCD와비교해서여러가지장점이있지만, 저조도상황에서소자가쉽게불안정해지고촬영된화상에노이즈가많이발생되는경향이있다. 그리고화소마다고정된증폭기를할당되기때문에증폭기의특성차에의한고정패턴노이즈를가지는단점이있어서이것을보정하는회로가필요하다. 최근에는 PC의고출력화, 저잡음화, PD 에서증폭기로전하전송효율의향상, PD의수광면적을상대적으로확대하기위한트랜지스터의복수화소공용화같은여러가지개량수단에의하여신호대잡음비가현격히향상되었다. 그리고전하화를동시에실시할수없는구조적인문제로인하여고속으로움직이는물체를촬영했을때진행방향쪽으로상이흔들리는단점이있다. 이것은한개의 CMOS를블록화하여극복할수있다. 다만이러한기술적접근으로인해가격이낮다는 CMOS의장점이상쇄되기때문에소형디지털카메라에는 CMOS가사용되는경우가적다. 한편 DSLR카메라와같이촬상소자의크기가큰경우 CCD는소비전력면에서불리하다. CMOS 이미지센서는 CCD 이미지센서보다범용반도체제조장치를이용하여제조가가능해서 CCD 이미지센서보다가격이저렴하다. 그렇기때문에저가디지털카메라나디지털비디오카메라, 느린프레임의텔레비전카메라에서활발하게사용되고있다. 특히비디오채팅에사용되는웹카메라의대부분이 CMOS를탑재하고있다. 과거에는 CCD보다화질이많이떨어져서저가제품에만사용되었다. 하지만최근에는큰크기로설계가가능한점, 낮은제조비용, 대폭향상된화질로인해 DSLR카메 < 그림 1> 다양한크기의스플레이에사용하는 CIS 의모습 ( 자료 :alpar.sony.co.kr) 라과같이고화질을요구하는고가제품에도많이사용되고있다. 다양한크기의디스플레이에사용하는 CIS의모습이 < 그림 1> 에도시되어있다. Ⅱ. 본론 양자효율이란포토다이오드가수광한광자 (photon) 를전하량으로변환하는효율을뜻한다. 양자효율이좋을수록소자의기능이우월하다. 1. 기술의개요이미지센서 (Image Sensor) 는휴대전화카메라나 DSC(Digital Still Camara) 등에서영상을생성해내는영상촬상소자부품으로, 제작공정과응용방식에따라 CCD (Charge Coupled Device) 이미지센서와 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서로분류할수있다. 제조공정상 CCD 이미지센서는이미지센서의특성을극대화시킬수있는공정들만을채용하는반면, 1970년대후반부터우수한집적도경쟁력과경제성때문에일반적인반 < 표 1> CCD 와 CMOS 이미지소자기본구조비교 비교사항 CCD CMOS 픽셀신호특성 아날로그전하 아날로그전기신호 센서신호특성 아날로그전기신호 디지털전기신호 시스템신호특성 디지털전기신호 디지털전기신호 픽셀신호이동방법 전위차 증폭기 전기신호출력지점 CCD이미지센서의출력단 각각의픽셀 시스템크기 상대적로큰편 작음 시스템구조의복잡성 비교적복잡 비교적간단 회로내장부위 PCB(Printed Circuit Board) 하나의칩상에내장 68 _ The Magazine of the IEIE 68

81 CMOS Image Sensor(CIS) 제작기술동향 < 그림 2> CCD 와 CMOS 이미지센서의화소신호전달방식개략도 < 그림 3> CIS 내부구조와 SEM 수직단면도 ( 자료 : Embedded-vision.com) 도체칩제조공정으로널리자리잡고있던 CMOS 이미지센서공정은제조공정의경제성과주변칩들과의연결상의용이성을가지고있다. < 표 1> 에 CCD와 CMOS 이미지소자기본구조비교가되어있다. 이미지센서는빛을감지해서그세기의정도를디지털영상데이터로변환해주는부품으로몇번의변환과정을거쳐빛의유입을받아들이고유입량에따라전기적인신호의일종인전하량으로변환되어전하량은전자공학적으로다루기에보다익숙한단위인전압으로변환되게된다. 이렇게만들어진아날로그신호형태인전압신호를가공하기쉽고, 신호로서의안전도가높은디지털데이터신호로최종변환하게된다. 이러한변환과정에는항상변환효율이생기게되는데광신호즉, 광자 (photon) 를전하량으로변환하는효율을양자효율 (quantum efficiency) 이라고하며, 그역할은화소 (pixel) 와내부의포토다이오드가담당한다. 또한포토다이오드에만들어진전하량을전압변화로바꾸는과정의변환효율을 conversionefficiency(uv/e) 또는 conversiongain이라고하며그역할은화소내부에있는초소형커패시터가담당하고있다. CIS 내부구조와 SEM 수직단면도가 < 그림 3> 에나타나있다. 2. 동작원리이미지센서는광학영상 (Optical Image) 을전기적신호로변환시키는반도체모듈로서, 영상이미지의저장및전송, 디스플레이장치에서의광학영상재현을위하여사용하는일종의전자부품이라할수있다. 실리콘반도체를기반으로한이미지센서에는크게 CCD와 CMOS 가있는데, 이미지센서각각의특징을살펴보면, CCD는 CMOS에비해서노이즈가적고이미지품질이우수한특징을갖고있어서 DSC(Digital Still Camera) 제품군에적합하다. 일반적으로 CMOS는 CCD에비해생산단가및소비전력이낮고주변회로를동일한칩에통합하기쉽다는이점이있다. 일반적인표준반도체제조공정으로생산하기때문에신호처리, 증폭및연산과같은주변회로와의통합이쉬워서 SoC(System On a Chip) 개발방식으로생산비용을 CCD에비하여크게낮출수있기때문이다. 또한처리속도가빠르면서도소비전력측면에서 CCD의 1% 정도에불과하기때문에 CMOS는휴대폰과개인휴대단말기 (PDA) 용카메라와같은소형휴대용단말기에적합한데, 현재 CMOS의화소에있어서도 200 만화소급까지개발되면서 CCD 시장을위협하고있어서지속적으로 CMOS가 CCD를대체하면서시장을확대할것으로전망되고있다. 이미지센서의기술개발측면에서 CMOS가 CCD를대체해나갈것이라는경향은기술개발의방향을가늠할수있는특허출원동향을통해서알수있다. 이미지센서개발에관한세계적인특허출원건수를보면, CCD의경우 90년대초까지일본주도의기술개발이이루어져오다가 90년대말부터급속히특허출원이줄어들고있는반면에, CMOS의경우 90년대초부터미국주도로연구되어지속적으로특허출원이증가하면서 < 그림 4> 이미지센서의다양한부분의응용성 69 전자공학회지 _ 69

82 성홍석 CCD에대해서주도적이었던일본역시도 CMOS 이미지센서에대한연구를활발히진행하고있다. 이미지센서의응용분야는 < 그림 4> 에서보여지는바와같이매우다양하며감도및성능특성에따라서 CCD와 CMOS의적용분야가구분되고있다. CCD와 CMOS 이미지센서는광검출방식에있어서모두 p-n 접합포토다이오드 (Photodiode) 를사용한다. 그러나 CCD와 CMOS는포토다이오드에서광검출을통해출력된전자를전송하는회로에있어서근본적으로전혀다른방식을채택하고있다. CCD는개개의 MOS 캐패시터가서로매우근접한위치에있으면서전하캐리어가캐패시터에저장되고이송되는방식이며, 그림 1에서보는바와같이 CMOS 이미지센서는제어회로 (Control Circuit) 및신호처리회로 (Signal Processing Circuit) 를주변회로로사용하는 CMOS 기술을이용하여화소 (Pixel) 수만큼 MOS 트랜지스터를만들고이것을이용하여순차적인출력을검출하는스위 항목은영상의분해능 (Resolution) 을높이는것이다. 그러나이미지센서가단순히고집적픽셀구조만을추구한다면, 현 CMOS 일반제조공정기술로서도수천만화소이상의이미지센서개발이가능할것이다. 하지만이미지센서를이용하여피상체를이미지화하기위해서는광학렌즈와같은광학시스템을이용하여야하기때문에광학렌즈의그크기에따라서이미지센서의크기는제한된면적내에집적될수밖에없게된다. 예를들어, 이미지센서가이용되는 standard DSC의경우, 단위픽셀이집적화된이미지센서의크기는 1/2인치이하여야한다. 최근에세계적인메이저개발업체가발표한 CCD타입의 800만화소, CMOS 타입의 200만화소제품들은모두제한된면적내에고픽셀구조를실현하였기때문에그가치를높이평가받고있는것이다. 현재주요이미지센서개발업체라인에서사용하고있는미세선폭은주로 0.18 μm( 미크론 ) 을사용한다. 하지만인텔이나삼성과같은반도체생산메이저업체들 칭방식을사용한다. CCD는 1970년미국 Bell 연구소에서처음개발하였다. 반도체기판의표면절연막에전극을형성시킨구조에서전극에전압을가하면절 CMOS (complementary MOS) 는 NMOS와 PMOS가한셀에동시에형성되는 MOSFET이다. NMOS는스의칭역할을하며 PMOS는저항역할을담당한다. 은현재일부라인에서선폭이 65 nm 공정까지가능한것으로알려지고있다. 따라서일반적으로, 현재의최소선폭기술을이미지센서개발에도입한다면동일면적대비 연막과반도체기판계면에공핍층 (Depletion Region) 이형성된다. 이는소수캐리어에대해서에너지준위가낮게형성되는데이것을 Potential Well이라고한다. Potential Well에전하를주입하면아날로그양으로축적된다. 따라서복수개의전극을근접배치시키면전극에전압을가함으로써 Potential Well에저장된아날로그전하량을순차적으로전송하게되는방식이다. CMOS 이미지센서는 MOS 기술의발전이선행된 1990년대에들어서야본격적으로개발되기시작하였는데, 이미지센서의단위화소 (Unit Pixel) 는하나의포토다이오드와네개의 MOS 트랜지스터로구성된다. 포토다이오드에서집속된광전하 (Photogenerated Charge) 는실리콘기판상의절연막위에형성된금속전극에의해서네개의 MOS 트랜지스터의제어를받아전송하는방식이다. 이미지센서에서가장중요한가치를부여하는 4배이상의고픽셀구조를갖는이미지센서가실현될수있지않을까하는생각을쉽게할수있을것이다. 그러나단위픽셀크기를작게하여제한된면적내에고픽셀구조를실현하기위해서는몇가지해결해야할문제점이많다. 보통의실리콘반도체는최소수광면적을확보하여야만광전변환에의한전기적신호를발생시킬수있다. 이미지센서의포토다이오드에서생성된광전류가임계값이상이되지않으면암전류 (Dark Current) 로인식되어서어떠한이미지도검출할수없게된다. 즉, 하나의단위픽셀이받아들이는빛의양과신호가절대적으로감소하게되어동작이불가능해진다는것을의미한다. 특히, CMOS 이미지센서의경우, 픽셀의포토다이오드마다증폭기가배치된구조에서는충분한수광면적을확보하지못한포토다이오드로인하여광전변환된미세전류가발생하였을때에이를증폭시키기위하여주변회로가커지 70 _ The Magazine of the IEIE 70

83 CMOS Image Sensor(CIS) 제작기술동향 < 그림 5> CIS 동작에필요한블록도 ( 자료 : 에광전변환의동작원리자체를달리하여높은양자효율 (Quantum Efficiency) 을얻을수있도록하는방법으로해결할수있다. 기존의 CMOS 공정방식과는달리 SOI 기판을사용함으로써암전류를낮추고고감도특성을갖게할수있으며, 픽셀내의광전류증폭용 MOS의중앙에포토다이오드에서의광전변환을통해남겨진소수케리어가일정량이상축적되어지면, MOS의 Source에서 Drain 방향으로광전변환에의한트랜지스터가형성되어 는현상이나타날수있으므로포토다이오드의크기가작아진다고해서쉽게단위픽셀의크기를줄일수있는것은아니다. 이것은제한된공간내에고픽셀구조를집적화하는데제한요소로작용한다. 그러므로현이미지센서개발기술에서는최대수광면적을확보하면서고픽셀구조로집적화하기위하여광검출의최적화된범위내에서일종의 Trade off 가불가피해진다고볼수있다. CCD와는달리 CMOS 이미지센서는주사선최초행과최후행에서의축적기간이 1 구동하게되고, 동시에 MOS 중앙의절연막하부에축적되어진소수케리어는기판바이어스 (Bias) 역할을하게되면서문턱전압을변화시켜트랜지스터의신호증폭률을향상시키게되는것을이용한다. 현기술의문제점을극복하기위한방법으로앞서설명한방식들과전혀다르게나노기술을이용하여양자효과에의한광전변환및신호처리기술을이용한이미지센서개발방식이있다. 반도체양자우물, 양자선또는양자점과같은나노재료를이용하여단 Frame 정도지연되는데이는일반적으로주사선이많은고픽셀구조일수록지연되는시간이더증가한다. 즉, 움직이는피사체를왜곡없 암전류는광이없어도회로에흐르는전류이다. 암전류가존재시화상이암전류때문에흐려지는경우가발생한다. 전자트랜지스터 (Single Electron Transistor) 를상온에서동작시키는연구에서부터테라비트급메모리에이르기까지나노응용소자연 이촬영하는데에는고픽셀구조로갈수록그문제점이심각해질수밖에없다. < 그림 5> 에동작에필요한블록도가도시되어있다. 구는세계적으로다양한방법으로진행되고있다. 나노기술을이용한초고감도수광센서의개발역시오래전부터연구되고있는대표적인나노기술연구에의한분야이다. 이미지센서의단위픽셀수광부를양자우물, 양자선또는 3. 기술개선방향이미지센서의기술적한계를극복하기위한연구방향측면을살펴보면, CMOS 이미지센서는포토다이오드와함께증폭소자가각각의단위픽셀에위치하면서전체적인픽셀크기의증가를가져올뿐만아니라증폭소자에의하여노이즈가증가하는특성이있어서이미지센서의특성을저하시키는원인이되고있다. 또한진성반도 양자점과같은나노재료를이용함으로써양자역학적해석을통한이론적뒷받침과공정기술의발달로인한양자소자의실현을통하여조금씩이기술이이미지센서에대한응용으로발전할수있을것이란기대가현실로다가서고있다. 또한후면조사방법을통하여수광능력을향상시키는연구가활발히진행되어최신휴대폰에장착되기시작했다. 체부분의공핍영역이실리콘기판쪽으로많이형성되어 서생기는누설전류성분인암전류는광전류의잡음성분으로작용하게되어감도를낮추는특성이나타난다. 이러한문제는 SOI(Silicon on Insulator) 기판또는박막의 Active 광채널을이용한이미지센서를제조함과동시 4. 후면조사형 CIS(BIS CIS) 후면조사형이미지센서는, 전면과후면을갖는기판으로구성된다. 상기기판전면에형성된레드픽셀, 그린픽셀및블루픽셀을포함하는픽셀영역및상기기판후면 71 전자공학회지 _ 71

84 성홍석 에픽셀별로서로다른두께갖도록형성된반사방지막을포함하는후면조사형이미지센서를포함한다. 이기술은양자효율증대및크로스토크열화문제를해결함으로써이미지특성의개선을가져올수있는효과가있다. CIS의경쟁력은많은빛을얼마나제대로받아들일수능력에좌우된다. 빛을많이받아들일수있는방법은간단하다. 화소크기를키우면된다. 그러나칩면적은한정돼있다. 화소수를늘리면서크기까지키울순없다. CIS 업계는화소수를늘리면서도빛을보다많이받아들일수있는기술을지속개발해왔다. 소니가첫상용화에성공한 BSI 방식 CIS가대표적이다. BSI CIS는금속배선층이포토다이오드 (PD, 빛을검출하는전하를발생하는역할층아래에위치한다. BSI CIS는 PD가금속배선층아래에있는기존전면조사형 (FSI, Frontside illumination) 방식대비빛손실이현저하게적다. FSI 방식은마이크로렌즈와적 (R) 록 (G) 청 (B) 컬러필터를거친빛이금속배선층에가려 PD에제대로도달하지않는문제가있었는데 BSI는이를해결한것이다. < 그림 6> 에전면조사형과후면조사형의비교도가도시되어있다. 소니이후다양한업체들이 BSI 방식 CIS를출시하고있다. 그러나, 금속배선층을 PD층아래로두는것은제조공정측면에선쉽지않은일이다. FSI CIS의일반적제조공정과정은우선실리콘기판위에 PD를형성한다. 그위로금속배선층을배치해회로를만든다. 그다음배선층위로 RGB 컬러필터와마이크로렌즈가위치되면공정이끝난다. BSI는이와달리먼저기판위에 PD와배선층을형성한뒤웨이퍼를거꾸로뒤집어새로운보강기판위로올린다. 뒤집혀진웨이퍼는 PD 층이나타날때까지약 1 마이크로미터두께별도공정을통해깎아낸다. 마지막으 로 PD 층위로 RGB 컬러필터와마이크로렌즈가위치한다. BSI 방식 CIS가 FSI 방식보다비싸고만들기어려운이유는이처럼공정과정이추가되기때문이다. 아이소셀 CIS에는 BSI 방식에 F-DTI(Frontside- Deep Trench Isolation) 및 VTG(Vertical Transfer Gate) 기술이접목됐다. 논문에따르면 F-DTI는화소와화소사이에 0.2마이크로미터두께의벽을형성, 각각의화소를물리적으로격리시킨다. 각화소를격리하는이유는간섭현상 (Crosstalk) 을줄이기위해서다. 위왼쪽그림에서볼수있듯 BSI CIS는빛이컬러필터를거쳐 PD 로이동할때주변화소로새어나가는간섭현상이필연적으로발생한다. 녹색화소로들어갈빛이적색혹은청색화소용 PD로새어들어갈수있다는얘기다. 이는곧색의왜곡, 노이즈, 누설전류확대로이어진다. 물리적으로각각의화소를격리하면빛이적색, 녹색, 청색화소 PD 로보다정확하게들어가게된다. 기대할수있는효과는정확한색표현, 노이즈감소, 전력소모량절감이다. < 그림 7> 에전면조사와후면조사 CIS의제조공정차이를도시하고있다. 화소사이에벽을형성하면 PD의면적이좁아지는단점이있다. PD 표면적이감소하면담을수있는빛 ( 전하 ) 의양이줄어든다. 이러한단점을없애기위해데이터를전송하는게이트의구조를수직으로바꾸는 VTG 기술을적용했다. PD 아래로게이트가위치하는것이 VTG의구조다. 수평구조였던게이트를수직으로바꾸면서기존대비 PD의용량을오히려늘릴수있었다고밝히고있다. 모듈렌즈와 CIS의거리를좁히는벙법으로빛이들어 < 그림 6> 전면조사형과후면조사형의비교도 < 그림 7> 전면조사와후면조사 CIS 의제조공정차이 ( 자료 : blog. naver.com) 72 _ The Magazine of the IEIE 72

85 CMOS Image Sensor(CIS) 제작기술동향 오는각도를 20% 확대할수있는것도아이소셀의장점이다. 빛을더욱잘받아들일수있게되면, 이는사진결과물의품질향상으로이어진다. 삼성전자는논문에서화소크기가 1.12마이크로미터인 BSI 및아이소셀 CIS의성능비교표를공개했다. YSNR10은 150에서 105로낮아졌다. YSNR10은휘도신호 (Y) 의신호대잡음비 (SNR, Signal to Noise Ratio) 수치가 10이되는수치를뜻한다. 낮을수록어두운환경에서도좋은사진결과물을뽑아낼수있다. 간섭현상 (Crosstalk) 은 BSI가 19% 인데반해아이소셀은 12.5% 로낮았다. VTG 기술을적용, 화소사이에물리적벽을형성했음에도빛 ( 전하 ) 을담을수있는 PD의용량 (Linear full well) 은 5000e-에서 6200e-로 24% 늘어났다. 센서가구분할수있는밝기 (brightness) 범위인다이내믹레인지수치는 68.1dB 보다높은 69.9dB를기록했다. 삼성전자는아이소셀 CIS를양산하며 간섭현상을 30% 줄이고수광면적 (PD 용량확대 ) 을 30% 증가시켰으며 20% 더넓은광입사각을구현했다 라고알리고있다. 비교대상제품이바뀐건지는알수없지만, 논문에서밝힌내용보다성능향상폭이큰것으로일반에알려지고있다. 다만확실한건아이소셀이 BSI 방식의한계를뛰어넘은새로운 CIS라는점이다. [1] 5. 나노기술을이용한고감도이미지센서최근반도체의다양한분야에적용되고있는나노기술은이미지센서의기술적한계를해결할수있는좋은해결방안이될수있다. 나노기술이란간단하게, 반도체의물리적인크기를드브로이 (de Broglie) 파장보다작게하였을때반도체내부의전자와같은케리어 (Carrier) 는공간적으로구속을받게된다. 이렇게되면물리적으로반도체의물성이변하게되는데, 벌크형반도체와는달리 < 그림 8> 저차원양자소자의수광효율개념도 (CB: 전도대, Conduction Band; VB: 가전도대, Valence Band; hν: 입사에너지 ) 에너지준위가양자화되면서축퇴에의한에너지준위밀도가증가하게된다. 이를이용하는기술을나노기술이라한다. 차세대형이미지센서는이러한나노기술을이용하여서고집적, 고감도, 초소형, 초절전형, 신기능수행이라는특징을바탕으로지금까지의이미지센서와는기능면에서절대우위의기대치를충족시킬것으로예상한다. 단위픽셀크기가작아짐에따라감도특성은매우중요한요소가되는데, 빛을받아들이는픽셀의집적도가높아질수록더욱더그가치는커지게된다. 단위면적당픽셀의집적도를높이기위해서는단위픽셀의크기역시작아져야하는데단위픽셀내의수광면적이작아짐으로써 Fill Factor는작아지게된다. 따라서픽셀의집적도를높이는동시에 Fill Factor를가능한한크게만드는기술이이미지센서개발에있어서핵심기술이라할수있다. 이기술은나노구조를이용한양자효과를통해서고집적, 고감도의이미지센서가실현될수있을것으로기대한다. < 그림 8> 은저차원나노구조에서반도체에입사되는단파장빛이저차원양자소자가되면서상태밀도 (Density of State) 가증가함에따라흡광되는정도가증가하는이론적개념을도식화한것이다. 한개의광자 (Photon) 가양자점 (Quantum Dot) 구조에서한개의전자를가전자대 (Valence Band) 에서전도대 (Conduction Band) 로전이시킬수있는원리가된다. 나노기술의적용예로서, 일각에서제시하는나노구조로는단위픽셀을제작함에있어서일반반도체의 MOS 공정만으로수광부분을나노크기의광검출기 (Photodetector) 로구성하는방법이있다. 나노광검출기는수광면적이적을수록그감도가향상됨과동시에주변신호처리트랜지스터를최소사이즈로제작할수있어서, 현기술로써극복할수없었던최소사이즈의단위픽셀을구현하는것이가능하게한다. 즉, 양자구조 ( 양자우물, 양자선, 양자점등 ) 를반도체재료에적극적으로이용하면, 전도대영역의양자효과를통하여 2차원또는 1 차원, 또는 0차원에속박된전자의에너지로부터발생하는전위장벽을임의로형성하고이를제어할수있게되는데, 미세한빛이수광부에조사되는것에의하여전류 73 전자공학회지 _ 73

86 성홍석 의흐름과크기를조절할수있는양자형나노광검출기구조를얻을수있다. 이와같은구조는고감도광검출기로서의동작을가능하게한다. 이는매우단순한구조이기때문에간단히여러개를직렬또는병렬로연결하여출력을더욱크게할수있으며증폭회로를일괄공정에의해동일칩상에형성함으로써새로운개념의이미지센서를개발할수있는것이다. 단전자트랜지스터는한개의전자에대한양자현상을소자로개발하려는방식이다. 이와유사하게한개의광입자 (Photon) 에의해서여기된전자를이용하는방식이있다. 전자하나가갖는전하량 (Q) 을극히작은정전용량 (C) 의축전기에담을수있다면, 우리가잘알고있는 Q=CV 식으로부터매우큰전압 (V) 변화를관찰할수있게된다. 이러한광검출방식은 Single Photon Detector의기본적이론이된다. 이러한나노기술을이용한양자수광센서는극미량의빛에도신호처리가가능하여일반적인아날로그및디지털신호처리기술을이용하여영상이미지를얻을수있게된다. 현재의이미지센서가단위픽셀내에서최소의신호처리를위하여필요로하는 10만개이상의전자를이용하는것과는매우대조적이라할수있다. 이는기존의포토다이오드제품대비약수십만배이상의초고감도특성을나타내며약수십배이상에달하는광증폭률을갖는특성을갖는다는것을의미한다. [2] 6. 이미지센서의 Wafer level package 셀수도없이많은전자기기들, 그내부를채우고있는수많은종류의 IC( 집적회로 ) 들은반도체팹에서웨이퍼형태로제작된후패키징공정을통해완성된부품으로비로소보드에탑재되어그기능을담당하게된다. 일련의과정이 < 그림 9> 에있다. 반도체패키징은전통적으로웨이퍼형태의 IC를개개의칩 (Chip) 상태로분리한후여러가지패키지의형태 < 그림 10> 형적인 CSP와 Wafer level CSP의공정차이점로완성시키며, 이중 WLP는패키징과전기적테스트등필요에따라 burn-in까지웨이퍼상태에서진행한후에마지막으로개개의패키지로분리하는공정방법을말한다. < 그림 10> 에전형적인 CSP와 Wafer level CSP의공정차이점을도시하고있다. 가장큰차이점은패키지와 Dicing 공정이서로바뀌어서진행된다는점이다. 지난십수년간휴대용디지털가전들의수요가증가하면서패키지의크기를줄이기위한요구가대두되었고, 결국 IC와거의흡사한크기의패키지형태인 CSP( 칩스케일패키지 ) 를개발하게되었다. 최근에는넷북, 테블릿 PC, 스마트폰을포함한모바일폰이나휴대용게임기등이반도체시장을견인하고있으므로, 크기는더작아져야하고, 배터리소모가적어야하며, 성능은더좋아져야하고, 더낮은가격에공급해야하는등시장의요구는갈수록가혹해져간다. 이러한요구에따라탄생한, IC 칩크기와동일한크기의패키지형태인 WLCSP( 웨이퍼레벨칩스케일패키지 ) 가환영받고있다. WLCSP 는서브스트레이트등의인터포저를사용하지않고 WLP 공정을사용한다는점에서전통적인 CSP와는좀다른면을가지고있다. < 그림 11> 에 Flip chip CSP와 WLCSP 의차이점을보이고있다. < 그림 11> 에서보는바와같이 < 그림 9> 소자의제작과정 ( 좌 : wafer, 중 : 칩제조, 우 : 칩패키지 ) < 그림 11> Flip chip CSP 와 WLCSP 의차이점 74 _ The Magazine of the IEIE 74

87 CMOS Image Sensor(CIS) 제작기술동향 < 그림 12> WLCSP 을위한단위패키징구조 있다. 한편, 인도에서는값비싼디지털카메라나비디오카메라를구매하는대신에카메라기능이있는모바일폰을저렴하게구매하려는수요가증가했다고한다. < 그림 13> 에 WLCSP로제작된카메라모듈을볼수있다. 지금까지 WLCSP 시장은작고간단한기능을가진 RF, Power management, 플래시메모리, 이미지센서 IC들이나수동소자들에국한되었으나, 점점크고복 WLCSP는중간연결배선인인터포져가필요없다는것이다. WLCSP는 IC 위에솔더볼을형성한단순한구조를갖기때문에풋프린트가가장작은패키지형태이고, 인터포저를사용하지않기때문에전기선로의길이가짧아전기적성능에서유리하다. 뿐만아니라웨이퍼레벨로패키징공정이진행되므로 IC의크기가작은경우공정비용이저렴하다는장점이있는데, IC의크기가작을수록한장의웨이퍼당더많은수의패키지 잡한기능을가진 ASIC나마이크로프로세서 IC들에도 WLCSP의적용이요구되고있다. 팹기술의발달로칩의크기는점점줄어들고성능의향상을위해입출력패드수는점점늘어나고있기때문에, 칩내부에만솔더볼을형성시키는기존의 WLCSP 형태의적용이어려워지고있다. 현재는칩의영역을실리콘영역밖에까지확장시켜솔더볼을형성시키는새로운형태의 WLCSP가소개되었다. 지금까지의 WLCSP는솔더볼이실리콘칩안쪽으로만배치 가생산되기때문이다. < 그림 12> 에 WLCSP을위한단위패키징구조가나타나있다. CMOS 이미지센서의 WLCSP 적 카메라모듈은렌즈와 CMOS 이미지센서로구성된다. 렌즈의구성물질은플라스틱재질로변환되어가고있다. 를시킨다고해서 fan-in 형태 라고칭했다면, 새로소개가되고있는형태의 WLCSP는솔더볼이실리콘칩바깥쪽까지배치를시킨다 용이현재주류를이루고있다. 요즘에는 DSLR카메라를가진사람들이많지만, 모바일폰에장착되어있는카메라의성능도꽤좋아졌다. 실제로행사때스마트폰으로사진촬영을하는사람들도심심찮게보인다. VGA에서 3M 픽셀의 low-end 이미지센서시장에서수익을내는비즈니스를찾기가어렵다고들한다. 치열한가격경쟁속에서 고해서 fan-out 형태 라고불리고있다. 웨이퍼상태의칩들을분리하여일정거리만큼칩사이를떨어뜨려재배치한후, 몰드수지를통해웨이퍼형태 (reconstituted wafer) 로만든후에 WLP공정을진행한다. 엄밀히말하자면 WLCSP라고부를수는없지만, WLP공정을모두이용하므로기존 WLP기술의확장으로보고있다. < 그림 이윤을유지하기위해 WLC( 웨이퍼레벨카메라 ) 가고려 되고있으며, 모바일폰이나보안용카메라등에적용하고 < 그림 13> WLCSP 로제작된카메라모듈 < 그림 14> 신개념 WLCSP 개념도 75 전자공학회지 _ 75

88 성홍석 < 그림 15> MEMS 소자에적용된 WLCSP 14> 에신개념 WLCSP 개념도가도시되었다. 또한 WLCSP는 MEMS 소자에도유용하게사용되는데최신모바일폰에는충격감지, 기울어짐감지, 회전감지등이가능하도록센서들이내장되어있어서여러가지어플리케이션들을제공한다. 이것이가능하게하기위해 MEMS 디바이스가사용되고있는데, 3축가속센서가주로사용된다. 이것역시모바일폰이나게임기에들어가기위해디바이스의크기, 소비전력, 그리고가격등에유리한 WLCSP가적당하다. 이밖에도자이로스코프센서, frequency source, RF 모듈, 마이크로폰등수많은 MEMS 디바이스중모바일기기에사용되는경우 WLCSP 형태로고려되곤한다. < 그림 15> 에 MEMS 소자에적용된 WLCSP의모습을도시하였다. 7. CMOS 이미지센서의미래 Image Sensor는빛을전기적신호로바꿔주는반도체로휴대폰카메라나디지털카메라등의주요부품이라고할수있으며, 카메라모듈과정을통해카메라분야의최종수요시장으로공급된다. Image Sensor 적용시장은주요핵심시장인휴대폰, 디지털카메라는물론방송용장비와바코드리더기, CCTV 카메라등에도적용되고있으며, 자동차전후방카메라나로봇, 홍채인식장치, 태블릿 PC, 자동차, 스마트 TV 등의새로운시장에도적용되고있는추세이다. Image Sensor는화소설계기술이나아날로그회로설계기술, 디지털회로설계기술, 소자공정기술등의다양한기술을필요로해기술적진입장벽이높은편에속하며, 개발비용과시간이막대하지만휴대폰등의전방산업의모델교체주기가빨라지고있어 Life cycle 영향 으로인해시장출시의적시성이기술과가격이외의경쟁요소로자리잡고있다. 디지털카메라를기본으로채택하는 카메라폰 의폭발적인수요증가에따라 CMOS 이미지센서는성장해왔으며, 초기카메라폰에는 CCD 이미지센서가채택되는경우도많았으나, CMOS 이미지센서의가격적우위, 저전력소모, 고집적화등의이점을가지고상대적으로약점으로꼽히던 Noize 등의기술적인문제가해결되면서대부분의카메라폰에 CMOS 이미지센서가채택되게되었다. 이미지센서시장은휴대전화시장이디지털변환화됨에따라 2003년부터꾸준히성장을거듭해왔다. 이런시장을선점하고경쟁력이있으려면저비용소형모듈이화두이다. 앞서언급되지는않았지만컬러필터와렌즈부분, 즉광학적손실을유발하는잠재적요소를가진부분의기술개발이꾸준이이루어져야경쟁력을강화할수있으리라판단된다. CMOS 이미지센서의영상품질저하의원인은대체로두가지로분류할수있다. 픽셀내부구조에서의광학적인손실과내부회로에서의전기적인손실이그것이다. [3-8] 전기적인손실은 CMOS 이미지센서의동작원리에의해발생하는손실로서꾸준히그해결책이제안되고있다. 최근에제작되고있는 CMOS 이미지센서의경우, 입사광량이충분한환경에서는 CCD 이미지센서에필적하는영상을출력하기도한다. 광학적인손실은초기 CMOS 이미지센서에서도발생하였으나전기적인손실에의한문제가더심각하여크게부각되지는않았었다. 회로공정이어느정도안정화된 2000년도이후컬러영상출력을위한컬러필터가채용된 CMOS 이미지센서가제작되었다. 컬러필터는각픽셀마다다른파장의빛이들어가게하는역할을하는데, 픽셀크기가점점작게설계됨에따라서, 인접픽셀사이에서빛이서로투과하여색섞임현상도문제가되고있다. [8] Ⅲ. 맺음말 지금까지기존의이미지센서의구조적인특징및원리를기술하면서서로어떠한장단점이있는지비교분석하 76 _ The Magazine of the IEIE 76

89 CMOS Image Sensor(CIS) 제작기술동향 였고, 이미지센서기술개발에있어서고집적화를위해선행되어야할극복문제에대하여언급하였다. 또한 CMOS 이미지센서의구동원리개선책에대하여알아보았다. 더나아가현재기술의기술적한계를해결하고자제시한연구방향과나노기술 (NT) 을이용한신개념의이미지센서연구방향을소개하였다. 이미지센서개발기술은이미외국의선진기업들이개발해놓은완성된기술이아니며국내기술과의기술격차가있는것도아니다. 오히려우리가신개념의나노이미지센서개발을주도해나갈수있는미개척분야의연구개발분야로판단된다. 이미지센서는나날이발전하며세대가높은 High End 쪽으로진화하고있다. 이미지센서개발에필요한주변기술의발전과더불어기술적, 사회적, 문화적요구는가속화된다. 현재우리나라가가지고있는세계최고의디스플레이기술과시장점유경쟁력을지키려면부단히연구하고, 진화된신기술개발에박차를가해야한다고생각되는바이다. 참고문헌 [1] 한주엽기자, 디지털데일리 (1204, 11, 5) [2] 김훈, 물리학과첨단기술, pp , November [3] E. R. Fossum, MOS Image Sensors: Electronic Camera-On- A-Chip, IEEE transaction on electron devices, vol. 44, no. 10, pp , [4] M. Bigas, E. Cabruja, J. Forest, and J. Salvi, eview of CMOS image sensors, Microelectronics Journal, vol. 37, pp , [5] H. Rhodes, G. Agranov, C. Hong, U. Boettiger, R. Mauritzson, J. Ladd, I. Karasev, J. McKee, E. Jenkins, W. Quinlin, I. Patrick, J. Li, X. Fan, R. Panicacci, S. Smith, C. Mouli, and J. Bruce, MOS Imager Technology Shrinks and Image Performance, 2004 IEEE Workshop on Microelectronics and Electron Devices, pp. 7-18, [6] Y. Chae, K. Choe, B. Kim, and G. Han, ensitivity Controllable CMOS Image Sensor Pixel Using Control Gate Overlaid on Photodiode, Electron Device Letters. IEEE, vol. 28, Issue 6, pp , [7] C. H. Koo, H. K. Kim, K. H. Paik, D. C. Park, K. H. Lee, Y. K. Park, C. R. Moon, S. H. Lee, S. H. Hwang, D. H. Lee, and J. T. Kong, mprovement of Crosstalk on 5M CMOS Image Sensor with μm2 pixels, xproc. of SPIE, vol. 6471, pp , [8] G. Agranov, V. Berezin, and R. H. Tsai, rosstalk and Microlens Study in a Color CMOS Image Sensor, IEEE transaction on electron devices, vol. 50, no. 1, pp. 4-11, 성홍석 1986 년 2 월서강대학교전자공학과학사 1988 년 2 월서강대학교전자공학과석사 1997 년 2 월서강대학교전자공학과박사 1988 년 2 월 ~2000 년 2 월한국전자통신연구원선임연구원 2000 년 3 월 ~ 현재부천대학교부교수 < 관심분야 > 반도체장비, 자동화설비제어 77 전자공학회지 _ 77

90 특집 고효율 Solar Cell 기술개발동향 고효율 Solar Cell 기술개발동향 Ⅰ. 서론 이해수 ( 주 ) 삼민산업 태양광발전의매력은다른발전방식과는달리대기오염, 소음, 발열, 진동등의공해가전혀없는청정기반에너지원이며, 고갈의염려가없는무한한에너지원천이다. 태양광발전시스템은넓은설치면적이필요하고, 발전단가가상대적으로높은단점이있기때문에, 태양광발전기술의궁극적인실용화를위해서는기존발전방식과경쟁가능한가격수준의저가, 고효율화기술개발과그에따른시장개척이필요하다. 1956년에고순도단결정실리콘제조방법이개발되어 Bell 연구소에서최초로 4% 효율의단결정실리콘태양전지를만들었고 1960년대미국과소련이우주개발경쟁을하면서실리콘태양전지는인공위성의전원장치의중요핵심소자로써많은연구가이루태양전지의효율은셀의효율과모듈어졌다. 그후다소둔화되효율로구분한다. 셀의효율이아무리다가 1970년에너지위기좋아도후속공정의잘못으로최종광효율이저하된다. 이것이모듈효율이다. 에직면하면서미국정부와산업계에서지상용전력으로본격적으로도입이시도되었으며, 1980년대에는단결정실리콘태양전지제조기술의급격한발전으로광변환효율이 20 % 까지증진되었다. 그후태양전지는효율향상과대면적화, 대량생산화되면서생산단가가계속낮아져산업화에성공하였다. 현재태양전지산업의 90 % 를실리콘태양전지가차지하고있지만 2000년이후실리콘태양전지의효율이한계치에도달하고, 갑작스러운수요증가로실리콘원재료및실리콘기판수급문제가발생하여태양전지제조단가가상승하게됨으로써, 태양전지는제조단가절감과효율향상문제이외에도원자재수급등을해결해야하는문제가생겼다. 태양전지의효율증가 78 _ The Magazine of the IEIE 78

91 고효율 Solar Cell 기술개발동향 는태양광발전시스템의제조단가를낮추는효과도있 지만발전단가를낮추는중요한변수이다. 따라서, 태양 에너지를지상전력용으로도입을확대하기위해서는태 양전지의고효율화기술과저가화기술이중요한핵심기 술이라고할수있다. 핵심기술은무엇보다도태양전지의고효율화와저가격 화이므로, 요소요소의재료, 원재료의제조법에서부터전 지의구조, 접합형성기술, 모듈화에서시스템에이르기까 지실제로여러가지연구개발노력이중첩되어있다. 본 고는이런견지에서현존하는태양전지에대하여알아보 < 그림 1> 세대별태양전지개발동향 고고효율화방법과차세대태양전지제조기술에대하여 살펴본다. 시장을생각한다면가격과공정과정공정장비인력들을 감안한다면아직도태양전지기술개발은 Si-based 기술 Ⅱ. 본론 에의존할수밖에없다 [1]. 문제는고효율태양전지개발 을위해무엇이선행되어야하는지지속적기술개발이필 1. 태양전지종류와현황태양전지는 < 표 1> 에서와같이크게실리콘계, 화합물계, 기타태양전지로구분할수있다. 세계태양전지산업계의현황은실리콘 (Si) 계태양전지 요하다. < 표 1> 에서보는바와같이이원계반도체 (GaAs) 계열이효율은높지만공정단가가너무높다는단점이있다. 현재우주산업에서는단가는높지 가세계생산량의 95% 이상을차지만이원계화합물을사용중이다. 직접반도체는동일한밴드의전도대에서하고있으며, 실리콘계중에서도단하지만지상에서의태양전지고효가전대로천이되는반도체이다. 결정과다결정실리콘태양전지가세계생산량의 88% 이상을차지하고비정질 Si 태양전지는 5% 내외를차지하고있다. 실리콘이외의태양 간접반도체는서로다른밴드에서일어나는광전이인데밴드간간접천이로인해광효율이저하된다. 율부분의증진방안은유항한자원인이원반도체화합물보다는 Sibased 반도체의물질채용을요구하고있다. 전지로서 CdTe, CIS, GaAs 등은전체를합하여약 5% 이며아직시장지배태양전지는아니다. 결국 Si-based < 표 1> 태양전지의종류와변환효율 일반적인태양전지의세대별개발모습은 < 그림 1> 과같다. < 그림 1> 에서 Si-based 모습이다소다른물질재료에효율면에서미흡해보인다. 그러나시장화를위해서 태양전지의종류 반도체재료 변환효율 (%) Cell Module 는아직 Si-based 태양전지가대세이다. 문제는이런가 Single-Si 15~24 10~14 격과효율면의이중성격적문제를해결할수있는방법실리콘결정계 Poly-Si 10~17 9~12 을부단히연구되어야한다. 그리고고가의태양전지경태양전지 비정질계 a-si a-sica-sige 8~13 6~9 우환경과신재생그린에너지 (green energy) 개발방법 2원계 GaAs, InP 18~30(GaAs) - 을찾아야한다. 본고에서이부분에대하여기초적인자 CdS, CdSe 10~12( 기타 ) - 료를제공하고자한다. 화합물반도체태양전지 유기반도체태양전지 3 원계 CuInSe 2 10~12 - 멜로시아닌프탈로시아닌 1 이하 - 79 전자공학회지 _ 79

92 이해수 2. 태양전지동작의기본원리태양광발전의핵심소자인태양전지의구조는 < 그림 2> 와같이 pn 접합으로구성된반도체소자에금지대폭보다큰에너지를가진파장영역의태양광이입사되면광에너지에의해전자-정공쌍이여기되고, 내부전계에의해분리된전자와정공이이동하여 n층과 p층을각각음극과양극으로대전시킴으로써기전력이발생하며, 외부에접속된부하에전류가흐른다. 즉, 태양전지는빛을전기에너지로변환하는발전소자이다. 여기서먼저인식되어야하는부분이 pn 형성을위한물학적개념이다. 그도시도가 < 그림 3> 에도시되어있다. < 그림 3> 이도시하는개념은반도체의 p-type과 n-type 형성도를설명하고있다. 기본적인개념은 Octar-rule이다. 무슨물질이결합하던이규칙은기본이다. 그래서반도체를우리가구분하길 2-6족, 3-5족, 4-4 족결합으로나눈다. 더욱중요한사실은그결합물질이직접반도체인지간접반도체인지구분할뿐이다. 직접반도체는광소자와연결되고, 간접반도체는전기소자와연결된다는차이점이있을뿐이다. 직접반도체의경우광효율이뛰어나다. 반면간접반도체의경우그렇지못하다. 이에대한설명은세심한사항이필요하기에본고에서는생략하겠다. 중요한것은소자형성에필요한 p-n < 그림 2> 태양전지발전원리 < 그림 3> Si-based 태양전지 p-n 접합다이오드형성기본적개념도 < 그림 4> 태양전지제작공정및모듈형성공정흐름도접함에대한이해에도움이되고자한다. 우선이해할개념은 Si-based 태양전지의제작과소자기술이기본이다. 3. Si-based 결정형태양전지의제작태양전지의구성에있어서물질에따라제작기술이다양하다. 본고에서는 Si-based 태양전지의제작공정에대하여살펴본다. < 그림 4> 에전체적인공정흐름도가도시되어있다. 4. 박막형태양전지가. 실리콘박막태양전지실리콘박막태양전지의역사는 1969년이전시기로까지올라가며초기에아몰포스 (amorphous) 실리콘박막을스퍼터링 (sputtering) 등의방법으로증착하는것으로부터시작된다. 이시기에는막내부에아몰포스특유의결함이있어서소자로서사용할수있는수준은아니었다. 1969년실란 (SiH 4 ) 가스를기반으로 Glow discharge 를이용하여수소화아몰포스실리콘박막을증착하게되면서비수소화아몰포스실리콘에비해결함밀도가낮아졌고소자특성을구현할수있는박막을증착하게된다. 1975년에는 phosphine과 diborane을이용하여 p와 n 도핑을할수있는기술이개발되었고, [2] 1976년효율이 1~2% 대의실리콘박막태양전지가개발되었다. [3] 실리박막태양전지의상업적인응용은 1979년산요사가전자계산기에도입하는데성공하였고, 이후오늘날의 TFT- 80 _ The Magazine of the IEIE 80

93 고효율 Solar Cell 기술개발동향 LCD 기술의토대가되었으며태양전지산업이급격히발달과동행하여실리콘박막태양전지기술의지속적인성장이예상된다. 실리콘박막은 SiH 4 와 H 2 의혼합가스를주입하고 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법으로증착하게되며, 여러주변성막조건이고정된하에서 H 2 가스분량이총가스에서차지하는양에따라크게아몰포스, Poly, 3종류의박막이증착될수있다. 아몰포스상 (Phase) 은전혀결정을포함하고있지않은상태이며원자들의배열이비방향성결합구조 (random network) 를형성하고있다. 마이크로결정 (Micro) 은아몰포스와결정상모두가구조내에존재하나그기본형상의크기가 20 nm 가량이된다. 반면폴리결정 (Poly) 은결정만으로구성되어있다. 제 1세대는단일접합구조 (Single Junction) 로아몰포스나마이크로실리콘중하나의박막을광흡수층으로하는박막형태양전지이다. 가장단순한구조이면서제조원가가매우싸다는장점이있으나안정화효율이 6~7 % 대로그리높지않다. 안정화효율을정의하는이유는아몰포스박막이광의흡수에따라서열화되는특성을보여주기때문이다. 열화특성은박막의증착조건이나사용된장비의사양및소자의구조에따라서차이가나겠지만대략초기효율의 15~25% 가량열화되는특성을보여주며열처리에따라서원래초기효율이회복되기도한다. 제 2세대형실리콘박막태양전지의구조는아몰포스와마이크로실리콘박막의두개광흡수층을갖는이중급효과가매우크기때문에세계적으로이구조에대한연구가크게각광받고있다. 생산성이확보된 12% 이상의상용모듈의경우태양광발전소용뿐만아니라지붕형태양전지에서도큰파급효과를가져올것으로예상하고있다. 현재지붕형태양전지는태양전지모듈시장의절반이상을차지하고있고 12% 대이상의높은효율을요구하고있다. 제 3세대형박막태양전지는아몰포스실리콘박막, 아몰포스실리콘저마늄 (a-sige:h), 및마이크로결정실리콘박막을각각광흡수층으로사용하는삼중접합 (Triple Junction Cell) 구조를가지고있다. 이러한구조 < 그림 5> 실리콘박막태양전지모듈을제작는소형 Cell에서는 15% 이상의높은효율을얻을수있으나대면적제품에서는아직 12% 대이상의높은효율을보여주지못하고있다. 제조원가측면에서보면아몰포스실리콘저마늄공정에의한추가적인설비가요구되기때문에감가상각비측면에서다소의증가요소를갖고있지만효율에서보상할수있다. 또한제조생산성측면에서는이중접합에비해크게떨어지지않기때문에기술력여하에따라향후제품의가능성이확인될수있을것이라판단된다. 실리콘박막태양전지모듈을제작하는그구체적인공정과정은 < 그림 5> 와같은순서로진행된다. 크게투명전극을포함한기판을준비하는과정, 실리콘박막증착및패턴형성과정을통해소자를만드는과정과패키징 (Packaging) 하는과정으로이루어진다. 투명전극을유리기판에증착하고 Texturing하는방법은크게두가지가있다. 하나는저압화학기상증착법 (LPCVD: Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 으로투명전극층을증착하면서 Texturing이자동으로이루어지게하는방법과다른하나는스퍼터링방법으로투명전극층을증착하고염산을포함한용액을이용해 Texturing하는방법이다. 두가지방법은소자성능상의차이는크지않으며단지생산성이나원가경쟁력에따라선택할수있다. 패키징공정은모듈의신뢰성에영향을주는매우중요한공정으로이미실제사용환경에서검증된 Wafer 기반태양전지에서사용하는방법과동일한공정으로제 81 전자공학회지 _ 81

94 이해수 작한다. 먼저소자제조과정에서형성된전극에외부로뽑아낼전극와이어를연결하고이것을 Junction Box와연결한후패키징용접합필름을삽입하고그위에패키징용덧유리나후면 Sheet를덮은상태에서라미네이션이란패키지공정을수행함으로써마무리하게된다. 태양전지모듈은매우극한의환경에서 20년이상의수명을보장해야하기때문에패키지공정은모듈제조에있어서매우중요한공정이며잘관리되어야할공정이다. 현재일반적인박막태양전지모듈의크기는 m 2 이다. 초대형모듈은도시의건물일체형태양전지모듈 (BIPV: Building Integrated PhotoVoltaics) 에적합할것으로예상하고있으며태양광발전소의 BOS(Balance Of System) 측면에서원가절감에기여할것으로예상하고있다. 실리콘박막태양전지의양산에있어서주의하여야할과제는크게 3가지로축약할수있다. 한가지는투명전극층을포함한기판을준비하는방식으로 LPCVD 방법과스퍼터링후 Texturing하는방법중어떤방식을선택하느냐에따라서주변장치와공정의흐름에큰영향을미치게된다. 경우에따라서는이미 Texturing 된기판을유리기판전문업체로부터도입하는것도가능하다. 현재진행되고있는Texturing된박막재질은 AZO와 SnO 2 이다. 다른하나는 PECVD 시스템을어떤방식으로선택할것인가인데아마도생산성과원가에있어서가장큰영향을미치는요소로특히향후고효율이중접합 Cell의생산을고려해선택하는것이중요하다. 마지막으로레이저패턴기술인데이기술은많은노하우 (Know- How) 를요하는부분이므로철저한검증이요구된다. 실리콘박막태양전지특징은실제사용환경에서특히온도가높을수록발전량이상대적으로 Wafer 기반태양전지에비해높은특성을나타낸다. 이러한특성은아몰포스실리콘박막이결정 Wafer에비해효율의온도계수가 2배이상낮기때문에나타나는특성이다. 태양전지모듈은실설치환경에서모듈의온도가 80도까지올라가기때문에표준검사조건 (STC: Standard TestCondition) 에서검사한모듈의전력생산량에비해실제전력생산량이낮은것이일반적이다. 또한실제태양전지모듈이많이설치되는지역에서의광에너지는자 외선쪽에가까운특성을보여준다. 하지만표준검사조건하의평균광에너지는좀더장파장에가깝기때문에실제설치조건에서의광전환효율이떨어지는현상이발생한다. 나. 화합물박막전지현재태양전지시장의주종은결정질실리콘기판을이용한태양전지이다. 하지만결정질실리콘은기판소재비용이전체가격대비차지하는비중이높고잉곳- 웨이퍼-전지-모듈등의단속적이고복잡한공정을거쳐야하기때문에가격저감에있어서한계가있다. 또한최근의실리콘원소재가격급등은전체적인태양광발전시스템의발전단가에부담이되고있다. 이러한문제를극복하기위하여실리콘웨이퍼의두께를줄이는기술과함께박막형태양전지가대안으로제시되고있다. 박막태양전지는수 μm의박막을태양전지광흡수층으로이용함으로써원소재소모가극히적으며, 반도체공정을사용하기때문에연속공정이가능하다. 또한유리, 금속등의기판을사용하게되면저가의건물일체형태양전지모듈도제조할수있다. 박막태양전지는광흡수층소재에따라실리콘박막, 화합물박막태양전지로구분되며, I-III-VI2 화합물인 Cu(In,Ga)Se 2 (CIGS) 박막태양전지와 II-VI족화합물인 CdTe 태양전지가화합물 < 그림 6> 태양전지관련물질들의광흡수계수분포도 82 _ The Magazine of the IEIE 82

95 고효율 Solar Cell 기술개발동향 박막태양전지에포함된다. 또한 CIGS, CdTe 모두 Se, Te 등의 VI족원소를사용하기때문에칼코지나이드계 (Chalcogenide Photovoltaic material) 소재로표현되기도한다. 실리콘소재를이용한태양전지와비교하였을때화합물박막태양전지는소재물성과구조에있어서다음과같은차이점이있다. < 그림 6> 에서와같이 CIGS, CdTe 등의화합물반도체는실리콘소재와비교하여광흡수계수가매우높다. 광흡수계수가높다는것은얇은두께의광흡수층으로도빛을효과적으로흡수할수있다는것이다. 이는원소재의소비를줄이고자하는박막태양전지의개념에화합물박막태양전지가잘부합된다는것을의미하며실리콘박막태양전지보다효율이높은원인이기도하다. (1) CIGS(CuInSe 2 ) CIGS를광흡수층으로하는태양전지의구조는 < 그림 7> 과같다. 일반적으로유리를기판으로 5개의단위박막-배면전극, 광흡수층, buffer층, 앞면투명전극, 반사방지막을순차적으로형성시켜만든다. 단위박막별로다양한종류의재료와조성, 또한제조방법에서는갖가지물리적, 화학적박막제조방법이사용될수있다. 태양전지의면적이커지면면저항의증가로인하여효율이감소하게된다. 따라서대면적모듈의경우는일정한간격으로직렬연결이되도록패터닝한다. 기판의재질로는일반적으로유리가사용되고있다. 그밖에알루미나와같은세라믹기판, 스테인리스스틸, Cu tape같은금속기판, 폴리머등도사용이가능하다. 유리기판으로소다회유리 (sodalime glass) 를사용한다. 미국 NREL이기록한 19.9% 의변환효율도소다회유리를기판으로사용한것이다. 소다회 유리기판은코닝유리기판에비해저렴하다는장점으로인해공정온도의한계 (600 ) 가있음에도불구하고기판재료로사용되었다. 하지만소다회유리에서확산된나트륨 (Na) 이태양전지의효율을증가시킨다는사실이알려지게되면서최근에는 CIGS 태양전지에서소다회유리가가장널리사용되고있다 [4]. 소다회에존재하는 Na 은공정중에 IGS 광흡수층으로확산되는데박막의전하농도를증가시키거나 [5] CIGS 단일상의영역을증가시켜조성변화에따른구조적인특성변화를줄여주는역할을한다고보고되고있다 [6]. 후면전극물질로는 Sputtering 법으로증착된몰리브덴 (Mo) 이가장광범위하게사용된다. 이는 Mo이가진높은전기전도도, CIGS와의 ohmic contact, Se 분위기하에서의고온안정성때문이다. Mo 박막은전극으로서비저항이낮아야하고또한열팽창계수의차이로인하여박리현상이일어나지않도록유리기판에의점착성이뛰어나야한다. 태양전지효율에있어서가장중요한요소인광흡수층의경우, CIGS 박막은다원화합물이기때문에제조공정이매우까다롭다. 물리적인박막제조방법으로진공증발법 (evaporation), sputtering + selenization, 화학적인방법으로는 electrodeposition 등이있다. 각방법에있어서도출발물질 ( 금속, 2원화합물등 ) 의종류에따라다양한제조방법이동원될수있다. 현재까지가장좋은효율을얻을수있었던것은 evaporation 방법이며출발물질로 4개의금속원소 (Cu, In, Ga, Se) 를사용한것이다. (2) CdTe 태양전지 CdTe 태양전지는기본적으로 CdS( 광투과층 ) 와의이종 < 그림 7> CIGS 를광흡수층으로하는태양전지의구조 (Source: Manz AG) < 그림 8> CdTe 태양전지의구조 (Source:NREL) 83 전자공학회지 _ 83

96 이해수 접합을기본으로하며전면투명전극과배면전극으로구성된다. CdTe 태양전지의구조는 < 그림 8> 과같다. 각단위박막의특징및공정은 CIGS 태양전지와같이 CdTe 태양전지도 n-type 물질로 CdS 박막을사용하는데, CdS를증착하는방법으로는진공증착법 (vacuum evaporation), 스퍼터링 (sputtering), 화학기상증착법 (chemical vapor deposition), 열분해법 (spray pyrolysis) 과 CBD법 (chemical bath deposition) 등이있다. CBD법은 CdS 박막이성장하는기판을비롯하여여러종류의화학종을포함한수용액에서화학반응을이용하여증착속도를조절하는것이특징이다. 용액을이용할때는저온 (20 95 ) 에서성장시킬수있으므로, 의고온이필요한열분해법보다다양한기판의사용이가능하다. CdTe는 Sputtering, Evaporation, Electrodeposition 등다양한방법으로제조가가능하지만일반적으로 CSS(closespaced sublimation) 법이라불리는공정으로광흡수층을증착한다. CSS법은장치가간단하고유지가간편하며, 특히소스와기판과의간격이수 mm 정도에지나지않아빠른증착속도로대면적태양전지를제조하기에적합한방식이다. CSS법장치는반응챔버, 할로겐램프, gas 봄베및연결부, 진공펌프및기타제어판으로구성된다. 반응챔버의상부와하부에는소스와기판의온도조절을위하여각각할로겐램프가장착된다. 최근에는 CSS 공정보다양산에적합한 VTD(Vapor TransportDeposition) 공정이적용되고있다. VTD 공정은원소재를가열하여 vapor를만든후기판에공급하는방식으로 FirstSolar, IEC 등에서적용하고있다. CdTe 태양전지에서가장중요하게해결해야할과제는저항이낮고안정한배면전극을형성하는것이다. CdTe는일함수가매우커서보통의금속전극을사용했을경우 p-type CdTe와금속간에는 Schottky barrier 가형성된다. Contactbarrier의높이는 CdTe의페르미준위와금속표면의페르미준위의차이로결정된다. 이러한경우에있어서배면전극은완전한 ohmic 특성을보이지않기때문에순방향으로전압을걸어주었을때배면전극에서전압강하가일어나게된다. Band diagram 의측면에서살펴보면 CdTe와 CdS의 junction전지의상 당한효율향상을보고하고있다. Cu는 CdTe 내에서확산이빠른물질로알려져있으며, Cu확산 mechanism은 grain boundary diffusion으로보고있다. Cu + 와 Cd 2+ 의이온의크기는비슷하여 CdTe내에서 Cu + 는 Cd 2+ site 에쉽게 substitute가된다. 따라서 Cu의확산은 CdTe 의거의전영역에걸쳐일어난다고보고있으며, 때로는 CdS/CdTe junction 영역까지 Cu가확산되었다는결과도보고하고있다. 이러한 junction과 CdTe 막내의 Cu 는 recombination center와 shunt pathway로작용해태양전지의특성저하의원인이라보고되고있다. 근래에는 Cu가포함되지않는배면전극물질이제안되고있으며, 이런예로 Ni:P, Sb 2 Te 3, HgTe 등이있다. 위의배면전극물질을사용한태양전지의경우상당한안정성은보여주고있지만, 초기효율은그다지높지않는것으로보고하고있다. Stress 가속실험을통해서 Cu 함유배면전극물질의경우 250시간정도의 lifetime을보이지만이런배면전극물질의경우 1000시간이상의 lifetime을보고하고있다 (3) GaAs 태양전지화합물반도체인 GaAs 태양전지는인공위성의전원공급장치로개발되어왔다. GaAs 태양전지는 GaInP, GaAs, Ge 등서로다른밴드갭물질을사용해삼중접합구조를형성함으로써태양전지파장대역에서최대한빛을흡수해고효율 고성능의태양전지를구현할수있다. 삼중접합구조의태양전지에서빛이처음들어오는상부전지는밴드갭이 1.9 ev인 InGaP 화합물반도체에피층을이용한 p-n 접합이고, 중앙부전지는밴드갭이 1.4 ev인 InGaAs 화합물반도체에피층을이용한 p-n 접합이다. 하부전지는밴드갭이 0.8 ev인 Ge 기판으로형성하는 p-n 접합이다. 삼중접합구조는이렇게밴드갭크기가서로다른물질로써태양광스펙트럼영역을폭넓게흡수할수있어단일접합실리콘태양전지에비해광전변환효율이우수하다. 이러한밴드갭엔지니어링이가능한점이화합물반도체태양전지의최대장점이며, 반대로공정이복잡해져서생산단가가높아지는원인이기도하다. 84 _ The Magazine of the IEIE 84

97 고효율 Solar Cell 기술개발동향 < 그림 9> GaAs 박박태양전지구조도 (Source: Photovoltaics Lab IOFFE) < 그림 9> 에일반적인전지구조도가나타나있다. 에서전자가외부로빠져나갔기때문에전해질내부의이온에서한개의전자가다시염료로공급되고, 외부에서상대전극으로돌아온전자는다시전해질내부의이온으로전달되어서에너지공급과정에연속적으로이루어지게된다. 이상의과정들은주로작동전극과전해질사이와상대전극과전해질사이에서이루어지는전기화학반응으로이루어져있다. 따라서, 전극과전해질이닿는면적이넓을수록많은반응이빠르게진행될수있다. 아울러, 작동전극의표면면적이넓을수록많은양의염료가붙어있을수있기때문에생산할수있는전력의양이증가하게된다. 따라서, 각각의전극의소재로나노입자를사용하게된다. 나노입자를사용하는경우, 동일부피에서물질의표면적이극단적으로증가하기때문에많은양 다. 염료감응태양전지염료감응태양전지는식물의광합성작용을모방하여만든전지로써, 빛을흡수하는광감응성염료, 이염료를지지하는나노티타니아전극, 전해질, 촉매상대전극으로구성된 3세대태양전지이다. Si 의염료를표면에부착할수있고, 전극과전해질사이의전기화학반응의속도를증가시킬수있다. 일반적으로작동전극을형성하는 TiO 2 전극의경우, 20~50 nm 수준의나노입자가 10~20 um 두께로도포되어있고, 그표면에염료를부착시키게된다. 아 태양전지나박막태양전지과같이 p형과 n형반도체의접합을사용하지않고전기화학적원리에의해전기를생산하므로, 이론효율이 33% 에이르고, 친환경적이어서미래의 페르미-디랙통계의변수나페르미입자계의화학위치에너지는열적양자통계로써페르미와디랙, 보스와아인스타인에의해잘정립되어있다. 울러상대전극은 10 nm 미만의크기를갖는백금입자가기판에얇게도포되어있다. 염료감응태양전지는유리기판위에나노입자와염료를사용하여 그린에너지로가장적합한태양전지로기대되고있다. 염료감응형태양전지 (Dye Sensitized Solar Cell, DSSC) 는스위스의 Gratzel 교수가식물의광합성작용에서힌트를얻어고안한전지로써, 작동전극 (working electrode), 전해질 (electrolyte), 상대전극 (counter electrode) 으로구성되어있다. 작동전극은식물의엽록소와같이태양빛을받아전자를높은에너지상태로만들어주는염료가높은에너지의전자를쉽게받아들이는산화물반도체표면에부착되어있다. 따라서외부의빛이염료에닿으면, 염료에서전자가에너지를얻어높은에너지의전자가되고, 이를산화물반도체인 TiO 2 물질이받아외부로전달된다. 높은에너지의전자는외부회로를타고흐르면서자신의에너지를소모하게되고, 다시상대전극에도달하게된다. 이때, 작동전극의염료 만들어짐에따라친환경성, 투명성과채색성, 경사각과저광량에서도효율유지, 다양한형태로제작가능같은장점을지니고있다. 특히다양한형태로제작가능측면에서는염료감응형태양전지의구조상투명한태양전지혹은유연기판태양전지로제조가가능하기때문에기존의 Si 기반태양전지와는다르게커튼형, 창문형및롤 (roll) 형태등다양한형태로제조가가능하다. 이제까지태양전지의개발은주로이미개발된태양전지를설치하는것에집중되어있다. 하지만앞으로태양전지의개발은사용환경에적절한태양전지를생활속으로얼마만큼포함시킬수있는가의문제를고민해야한다. 예를들어 적은빛으로도발전할수있는가 혹은 아름다운모양의태양전지로건물을장식할수있는가, 창문에태양전지를설치할수있는가 등의생활속요구사 85 전자공학회지 _ 85

98 이해수 < 그림 10> 염료감응형태양전지 : (a) 전지모듈구조, (b) 광흡수원리, (c) 제품모습 항이태양전지의개발에고려되어야한다. 이를위해서는기존의 Si 기반의태양전지외에도염료감응형태양전지, 유기태양전지및박막태양전지가각각의특성에맞는활용범위로시장에서공존해야한다는것을의미한다. 차후에는건축및토목공학과태양전지의융합기술및디자인과태양전지의융합기술, 1회용태양전지와재활용기술등융복합기술과새로운기술영역으로의개발분야의확대가요구된다. 염료감응형태양전지구조가 < 그림 10> 에나타나있다. 5. 태양전지의기술진화별분류태양전지를일반적으로소재에따라분류를하여실리콘태양전지, 화합물반도체태양전지, 염류감응태양전지, 유기분자접합태양전지등으로분류하지만, 그러나태양전지세대구분은단순전지소자가아닌차세대에너지관점에서소재나제조기술보다는광변환효율향상을위한기술적메커니즘에따른분류가필요하다. 가. 1세대태양전지 1세대태양전지는빛에너지를전지에너지로변환가능한물질을이용한단일접합 (single junction) 구조이다. 1 세대태양전지는 p형과 n형반도체물질을접합한단일접합구조를가지고있으며, 광변환효율은물질의광흡수율과광흡수대역폭에의해결정된다. 대표적인 1세대태양전지인실리콘태양전지는 1985년 passivation 기술을적용한 rear point contact 태양전지로최초로 22% 효율을달성하였으며, < 그림 11> 과같이전지의전면은 passivated emitter 태양전지와유사하고후면은 point contact 태양전지에서사용한전극형태를이용한 PERL 태양전지가개발되었으며광변환효 < 그림 11> Passivated Emitter and Rear Locally-Diffused Cell (Appl. Phys. Lett., Vol.48, 1986, pp ) 율이 24% 로현재실리콘태양전지중가장높은효율을기록하고있다. 나. 2세대태양전지 2세대태양전지는빛흡수를극대화하기위해빛흡수대역을넓혀광흡수율을높이는구조를가진다. 1세대태양전지의이론적최대효율이 30% 를넘지못하는이유는 pn 접합을이루는반도체박막의밴드갭에너지보다매우큰에너지를가지는빛을흡수하면여기된전하들이열로소멸되고밴드갭에너지보다낮은에너지를가지는빛은투과됨으로써좁은흡수대역으로인한손실이매우크기때문이다. 이러한손실을최소화하기위해 2세대태양전지는 < 그림 12> 와같이광흡수대역이서로다른단일접합태양전지를적층함으로써광흡수대역을넓힐수있다. 2세대태양전지는 MOCVD와 MBE 같은박막증착장비의발달로인하여 III-V 화합물반도체분야에서빠르게발전하고있다. III-V 화합물반도체는다양한밴드갭에너지를가지는박막제조가용이하고, 직접천이 (direct < 그림 12> GaInP/GaInAs/Ge 3 중접합태양전지구조 86 _ The Magazine of the IEIE 86

99 고효율 Solar Cell 기술개발동향 bandgap) 구조를가지고있어실리콘에비해광흡수율이높다. 또한터널정션 (tunnel junction) 구조를이용하여 pn 접합태양전지를금속전극없이반도체박막만으로직렬연결이가능하여한번의박막증착공정으로넓은흡수대역을가지는다중접합태양전지제작이가능하다. 2006년 Spectralab에서 < 그림 12> 과같은 GaInP/ GaInAs/Ge 3중접합태양전지구조를이용하여 AM 1.5 에서 x240배집광하여변환효율 40.7 % 를얻었다. 또한 4중접합이상의접합태양전지는이론적으로최대 59 % 효율을얻을수있을것으로예상된다. III-V 화합물반도체태양전지는제조단가가실리콘태양전지에비해매우높아인공위성과같은특수용도로주로사용되었지만, 최근효율이실리콘태양전지의 2배가되면서지상용전원으로사용하려는연구가미국, 일본, 호주에서주도적으로진행중이다. 다. 3세대태양전지 1, 2세대태양전지의광전변환방법은흡수되는광자의에너지에는무관하고오직흡수된광자의수에비례하여전자-양공쌍을생성함으로써높은에너지를가지는광자의남는에너지는열로손실되므로매우비효율적이다. 그러나, 3세대태양전지는 < 그림 13> 과같이높은에너지광자를흡수하여여기상태에생성된전자와양공이낮은에너지상태로천이하면서 1개의전자-양공쌍을생성하고, 천이때생성되는빛에너지를재흡수하여 2개이상의전자-양공쌍을생성하는메커니즘을이용하고있으며이러한태양전지를 MEG 태양전지라고한다. 태양의빛에너지를보다효율적으로전기에너지로전환이가 능함으로써 3세대태양전지는획기적으로효율을증가시킬수있을것이다. 현재양자점과나노입자등을이용한 MEG 태양전지연구가진행되고있으나아직까지이론적가능성만을보여주고있는상태이다. [7] 6. 차세대고효율태양전지 21세기에접어들면서재생에너지에대한요구가급증하면서태양전지에관심이집중되었다. 그리고태양광발전시스템증설이급증하면서실리콘원자재및실리콘기판의공급부족으로인하여태양전지제조단가가증가하는문제가발생하였다. 이러한이유로단결정실리콘태양전지보다제조단가가낮고, 원자재소모가적고, 재료공급이원활한박막실리콘태양전지, 염료감응태양전지, 플라스틱태양전지등이각광받게되었다. 그러나낮은제조단가에도불구하고낮은변환효율과짧은수명이산업화에걸림돌이되고있다. 태양전지제조단가는저렴하지만태양광발전시스템을구축할때드는 interconnection, encapsulation, 모듈설치, 설치에필요한땅값등태양전지이외의비용이전지의총면적에비례하기때문에태양전지제조단가보다는태양전지의효율증가가태양광발전시스템의발전단가를낮추는중요한변수로작용한다. 이러한문제로인하여최근에는실리콘태양전지를비롯한저가의 1세대태양전지보다는효율이높은 2세대태양전지의발전단가를낮추어지상용전력으로사용하기위한연구가증가하고있다. 태양전지가 30 % 의변환효율을극복하기위해서는 2세대태양전지와같이변환효율을극대화하기위해광흡수대역을넓히기위한방법으로 < 그림 14(a)> 와같이입사되는빛을여러개의파장대역으로분리하고각각의파장 (a) 파장분리형 (b) 적층형 < 그림 13> MEG 태양전지광흡수원리 < 그림 14> 다중접합태양전지개념도 87 전자공학회지 _ 87

100 이해수 < 그림 15> 파장분리형초고효율태양전지배열방식 대역에알맞은태양전지를수평배치하는방법과 < 그림 14(b)> 와같이빛의입사방향으로흡수대역이에너지가큰태양전지부터차례로적층하는방법이있다. 파장분리형은다양한물질의태양전지를이용하여각각의파장대역에가장적합한태양전지를배치함으로써광흡수를극대화할수있는장점이있다. 그러나광학계를사용함으로써제작이복잡하여대면적으로제작이어렵고대량생산에한계가있다. 그러나, 미국에서는 DARPA 프로젝트를통해 2005년 11월부터 530억원을투자하여효율 50% 이상인초고효율태양전지개발프로그램을진행중이며, < 그림 15> 와같은파장분리형을사용할예정이다. 파장분리형에집광장치를결합한초박형집광태양전지는차세대모바일기기의보조전 < 그림 16> 광형태양전지능하게되었다. 서로다른흡수대역을가지는태양전지들사이에터널정션구조를삽입하여한번의박막증착공정만으로 monolithic하게다중접합태양전지제작이가능하다. [8] 단일접합태양전지간의직렬연결시별도의전극공정이필요하지않으므로단일접합태양전지제작공정과동일하다. 따라서적층수가증가하여도제조공정에별도의비용증가가없고공정이단순해대량생산이용이하여차세대태양전지로주목받고있다. III-V 화합물반도체태양전지는다중접합구조를이용하여매우높은효율을얻고있지만고가의원재료를사용하고있어제조단가가비싼단점을가지고있다. 그러나효율이높아지상용에너지원으로사용하기위해집광장치 (concentrator) 와 IIIV 화합 원으로사용가능할것이다. < 그림 15> 과같은적층형태양전지는각각의파장대역에적합한태양전지 집광형이란태양광을렌즈를이용하여태양전지셀로집광하는형태이다. 주요한것은태양광을집적하는 물반도체태양전지를결합하여제조단가문제를해결하고자연구개발하고있다. 집광형태양전지는 를흡수에너지대역이높은순서기술에서어떤렌즈를사용하느냐가 < 그림 16> 과같이태양광을렌즈나상용시모든코스트를좌우한다. 로수직으로배치하고각각에전극거울등을이용하여넓은면적의태 을연결하는방법이있으나각태양전지증착시사용한기판을제거하거나최대한얇게제작해야하며, 하부전극을최소화하거나투명전극을사용하여빛투과를최대화해야하는많은기술적인어려움이있다. 박막형실리콘태양전지등에서시도되고있지만은전극제작공정이까다로워높은효율을얻지못하고있으며대면적으로제작이어려워제작단가가비싼문제가있다. 그러나, MOCVD와 MBE 같은박막증착장비의발달로 III-V 화합물반도체태양전지분야에서는터널정션기술개발로단일접합태양전지사이에금속전극없이반도체박막만으로직렬연결이기술이개발되면서가 양광을작은면적의태양전지에빛을모으는방법을사용한다. 집광형태양전지는가격이저렴한플라스틱렌즈나알루미늄코팅거울을사용함으로써태양광의집광도가높을수록제조단가가비싼태양전지의면적을줄일수있어태양전지모듈제조단가를대폭줄일수있다. 집광형태양전지는 1970년대초반부터연구가시작되었지만실리콘태양전지는 20배이상집광시효율이급격히감소하는문제로인하여고배율집광이어려워널리사용되지못하였다. 그러나 III-V 화합물반도체태양전지는집광률이 200배까지집광률증가에따라효율이증가하고 88 _ The Magazine of the IEIE 88

101 고효율 Solar Cell 기술개발동향 Ⅲ. 결론 < 그림 17> 집광형태양광시스템의모습 500배이후에는고집광으로인해많은전류가발생하여전극에저항이발생하여효율이감소한다. 그러나 III-V 화합물반도체태양전지는 1000배집광시효율이 1 % 감소하므로고집광형태양광발전시스템에적합하다. 고효율 III-V 태양전지와집광장치를결합한태양광발전시스템이실리콘태양광발전시스템보다발전단가가낮아보다경제적인것으로보고되고있다. 기존의평판형실리콘태양광발전시스템보다경제적이고친환경적이다. 집광형 III-V 화합물반도체태양광발전시스템의강점은저비용, 태양광발전시스템비용에서태양전지모듈비중을최소화 ( 고집광 ), 값싼플라스틱렌즈사용, 고효율성 ( 설치비용및관련부대비용 ) 등감소, 태양전지의면적을최소화함으로써실리콘의공급부족현상이나 CIGS 와같은 indium 부족현상이적다. 시스템에서태양전지의비중이낮으므로태양전지효율향상만으로도발전단가감소효과가크다. 또한보다효율높은태양전지로교체가가능하므로전체적인시스템성능향상이가능하다. 재생가능측면에서는시스템구성이대부분철, 알루미늄, 플라스틱등으로이루어져있어재활용이용이하다. III-V 고효율태양전지의경우태양전지제조가어려워고부가가치산업으로육성가능하다. < 그림 17> 은대용량발전을위한고집광태양광발전시스템을보여주고있다. 태양에너지에대한관심이집중되면서태양전지에대한수요가급증하였지만, 실리콘태양전지생산을위한실리콘원재료와기판공급부족현상이나타나고또한, 기존화석에너지나다른재생에너지에비해발전단가가높은문제로인하여보다효율이높고대량생산에적합한태양전지가필요하게되었다. 그동안높은제작단가로인하여인공위성과같은특수용도로만사용되던 III-V 화합물반도체태양전지가고집광장치와결합하여발전단가를실리콘태양전지수준으로낮출수있는기술이개발됨으로써지상용에너지원으로부각되고있다. 현재집광형 III-V 화합물반도체태양전지의최고효율은 40.7% 를달성하였고, 매년 1 % 씩효율증가를예상하고있으며, 2009년에는 45% 효율을달성할것으로예상되며가까운시일내에집광형 III-V 화합물반도체태양전지가미래에너지원으로자리를잡을것으로예상된다. 또한양자점이나나노입자등을이용하여기존태양전지의광전변환메커니즘을대폭개선한 3세대 MEG 태양전지는실내조명등만으로도저전력디지털기기의전원으로사용이가능할것으로예상된다. 참고문헌 [1] Kepler Equities, Sarasin bank, Lahmeyer, Solarbuzz 종합. [2] W. Spear and P. LeComber, Solid State Comm. 17, 1193 (1975). [3] D.E. Carlson and C.R. Wronski, APL 28, 671 (1976). [4] Ingrid Repins, Miguel A. Contreras, Brian Egaas, Clay DeHart, John Scharf, Craig L Perkins, Bobby To and Rommel Noufi, Prog. Photovolt: Res. Appl. (2008) DOI: /pip.822. [5] X.Wu, J.C. Keane, R.G. Dhere, C. DeHart, D.A. Albin, A. Duda, T.A. Gessert, S. Asher, D.H. Levi, and P. Sheldon, Proc. of 17th Eurepoan Photovoltaic Solar Energy Confernece, Munich, Germany, 995 (2001). [6] The Future of Thin Film Solar, Vol. 1, No. 1, August 2007, Greenthechmedia [7] Randy J. Ellingson, Mattew C. Beard, Justin C. Johnson, Pingrong Yu, Olga I. Micic, Atthur J. Nozik, Andrew Shabaev, 89 전자공학회지 _ 89

102 이해수 and Alexander L. Efros, Highly Efficient Multiple Exciton Generation in Colloidal PbSe and PbS Quantum Dots, Nano Lett., Vol. 5, No. 5, 2005, pp [8] Lawrence L. Kazmerski, Solar Photovoltaics R&D at the Tipping Point: A2005 Technology Overview, J. Elec. Spectroscopy and Related Phenomena 2006, Vol. 150, pp 이해수 1983 년전주공업대학교전자과전문학사 1992 년호원대학교전자공학과학사 2005 년아주대학교대학원석사 1988 년 2 월 ~2008 년 4 월광전자 / 중국대련법인사장 2004 년 3 월 ~2010 년 8 월전주비전대학교전자과겸임교수 2008 년 4 월 ~ 현재 세광에너텍 / 삼민산업 / 충남기업대표이사 < 관심분야 > 디스플레이, LED 조명, 무전극조명, 태양광 90 _ The Magazine of the IEIE 90

103 특집 최신반도체공정기술 최신반도체공정기술 Ⅰ. 서론 실리콘공정기술은전력소자를비롯하여스마트폰, 태브릿PC, 마이크로컨트롤러, 인버터 / 컨버터등과같이다양한전기전자응용제품에사용되는기능성부품들의핵심기술이다. 집적회로 (Integrated Circuit, IC) 기술과금속-산화물반도체전계효과트랜지스터 (metal-oxide semiconductor field effect transistor, MOSFET) 기술이발명된이후로실리콘을기초로하는트랜지스터제조기술, 내부소자간연결기술, 칩패키징공정기술은반도체산업발전의구동력이되어왔다. 최근의스마트폰이나모바일컴퓨팅기술의발전의근간에는실리콘소자제작기술이밀접하게연결되어있음은과언이아니다. 본투고에서는최근의실리콘공정제조기술을몇가지측면에서살펴보도록하겠다. 김도영 울산과학대학교 < 그림 1> Microprocessor Transistor counts and Moore s law [2] 91 전자공학회지 _ 91

104 김도영 Ⅱ. 최근반도체공정기술발전동향 1. 트랜지스터의크기 - Moore s law 반도체공정기술은발전은유명한무어의법칙 [1] 으로 잘알려져있다. 1965년페어차일드 (Fairchild) 의연구원이던고든무어 (Gordon Moore, 1929~) 가마이크로칩의용량이매년 2배가될것으로예측하며만든법칙이다. 이법칙은 1975년 24개월로수정되었고, 그이후 18개월로바뀌었다. 무어의법칙발표후지금까지지난 50년간의트랜지스터의크기가감소함에따라서집적되는트랜지스터의수는지수적으로증가하였다. 이결과트랜지스터의가격은 1970년대에는개당 1$ 정도인것이지금은 $ 로떨어지게되었다. 다시말하면오늘날에는 $1로약 10억개의트랜지스터를구매할수있다는이야기가된다. 이와같이트랜지스터의개수를증가시키고소자크기를감소가 50년간 10 7 배의변화를불러온반도체공정기술의눈부신발전은과학적으로나기술적으로설명하기는매우어렵다. 그러나이러한반도체공정기술은 1980 년대부터시작한투박한핸드폰을시작으로경박단소화되면서다기능의스마트폰이급격하게발전하는데큰기여를하였다는것에는반대가없을것이다. 반도체생산기술은기술의장벽에도달할때마다공정기술의이면에서공학기술과과학기술을기반으로다양한기술발전이시도되어왔다. 2. 2D 트랜지스터에서 3D 트랜지스터로개념의혁신최근의트랜지스터의최소선폭은 20nm로마이크로프로세서, 시스템반도체, 메모리소자까지다양하게적용된다. 이후 20nm 선폭을넘어선기술로써제안되는것은 FinFET [3] (finfield effect transistor) 기술과 ultrathin body SOI [4] (silicon-on-insulator) 기술로대표된다. FinFET 기술은 < 그림 2의 (c)> 와같이평면형 2D 트랜지스터에서변형된형태로소오스와드레인이 3면의게이트에의하여감싸여있는 3차원구조를가지고있다. 이러한 3차원다중게이트 FinFET는선폭이짧아짐에 반도체공정의선폭이협소해짐에따라서기존의 2D 트랜지스터에서 3D 트랜지스터로변하고있다. < 그림 2> 전전류기술이적용된새로운트랜지스터소자디자인 (a) FinFET, (b) ultra-thin body SOI, (c) Conventional planar CMOS 따라발생하는트랜지스터의누설전류를 50% 이상감소시킬수있다. FinFET의구조에서트랜지스터게이트는상부와좌우측에설계되어있는서라운드 (surround) 게이트는 on과 off 상태에서채널에흐르는전류를완벽하게제어할수있다. 특히이것은모바일기기와같이휴대용장치는제한된전지를사용하는경우매우중요한동작특성이된다. 즉낮은채널전류조절은낮은전력소비를의미하는것이며이것은전지를좀더오래사용할수있다는말과같다. 낮은채널전류를얻기위한다른방법으로 ultra-thin body SOI (silicon-on-insulator) 는 < 그림 2의 (b)> 와같이게이트하부에매우얇은박막이있으며드래인은채널과매우짧은영역에서중첩되어있는구조로되어있어우수한전류-전압특성을가지고있다. 역시 off 상태에서낮은누설전류를얻을수있는방법이다. 그러나 CMOS 소자의채널거리를최소화시키는방법은실리콘원자의크기에대한제한때문에영원히지속될수없다. ( 실리콘기반 20nm 채널길이를가지는트랜지스터에포함되는실리콘원자는 200개정도에지나지않는다.) 현재의반도체물리학에서실리콘재료는연속적인물질로가정함으로전자와정공의통계적인거동이나옴의법칙이모두적용가능하다. 그러나 20nm의채널길이를넘어원자단위의물리적해석방법으로양자역학은전혀다른형태를가질것이다. 결국 bulk 상태의실리콘상태에대한해석이달라지므로소자생산기술이 92 _ The Magazine of the IEIE 92

105 최신반도체공정기술 < 그림 4> 최소선폭의감소에따른 SRAM 패턴형상 [7] < 그림 3> CMOS transistor architecture roadmap [5] 스캐너의렌즈와웨이퍼의표면사이에갭을공기대신에굴절률이 1( 공기의경우 1) 이상인액체물질을포함시키는기술을말한다. 순수한물의경우굴절률이 1.44이고 나안정적인소자동작의방법은완전히변화해야할것이다. 결국높은주파수와낮은동작전압에서높은전자이동도를가지는소자를만들기위해서실리콘과는구별된 SiGe, III-V 화합물반도체 (GaAs, GaN, InP), II- VI 화합물반도체, 탄소기반나노물 ArF 193 nm 엑시머레이저를사용하는경우패턴해상도를액체의굴절률과동일한만큼증가시킬수있다. 최근에매우순수한물을사용하는경우 65nm 이하의패턴이가능하여 20nm까지가능하다. 여기서 < 그림 4> 는리소그래피 질 (graphene, graphene oxide) 과같은대안반도체물질들이적극적으로연구개발될것으로예상된다. < 그림 3> 은 45nm공정에서 5nm 공정으로게이트의폭이협소해짐 20nm이하의기술에적용되는리소그래피광원은 OPC 기술을바탕으로 EUV기술로변하여가고있으며이것은 450mm 실리콘웨이퍼까지확대될것이다. 최소선폭의축소에따른 SRAM 의설계의변경을이미지로나타낸것이다. 리소그래피의선폭해상도는레이저광의파장에비례하고개구수 (NA) 에반비례한다. 여 에따라서적용가능한반도체 CMOS의구조의변화를보여주고있으며단계적으로극복하고적용해야할기술을제시하고있다. 기서 NA는굴절률에비례하므로굴절률이 1보다큰물을사용하는경우해상도가증가하게된다. 1980년대에시작된리소그래피용광원은수은램프를사용하였 다. 이수은램프로부터만들어진레이저광원은 436nm 3. 리소크래피이슈 - 193nm ArF와 EUV 나노크기의협소한채널거리를가지는반도체소자를제작하기위하여리소그래피공정은미세패턴소자제작에있어서매우중요한이슈이다. 최상의실리콘공정을위한반도체 FAB은미세한형상을패턴하기위한광회절을조절하고초점심도를향상시킨리소그래피기술을사용해야한다. 대표적인 OPC(optical proximity correction) [6] 은빛의회절특성으로부터기인된패턴의부정확성을보상하기위하여사용되는기술로 130nm 이하에서리소그래피를향상시킬수있다. 이러한 OPC기술은원형이포함된사각도형이나유사사각형를패턴되는리소그래피결과를사각형의결과를얻도록하는공정 의 G-line과 365nm의 I-line은초기의트랜지스터의선폭보다는매우작은것이었다. 그러나 0.25μm 공정이개발되면서 248nm KrF 레이저와 193nm ArF 레이저가사용되엇다. 150nm 반도체공정이개발되면서도여전히 193nm ArF 레이저가사용되고있으며여기에 OPC, double pattering, multiple patterning이동시에사용되면서선폭을지속적으로축소할수있었다. 20nm 이하의반도체공정도여전히 193nm ArF를 OPC 와 double patterning으로해결할수있을것으로보고있다. 그러나 16nm 이하의공정에서는 13nm 단파장의 EUV(extreme ultraviolet) 을사용해야할것으로예상하고있다. [8] 기술이다. 핵심기술로광회절효과를감소시기기위하여 93 전자공학회지 _ 93

106 김도영 < 그림 5> 년도별웨이퍼크기의증가율과반도체공정설계의최소선폭의변화도 4. 실리콘웨이퍼 - 450nm 시대 반도체소자의크기축소되는것과유사하게실리콘웨 이퍼의크기는 1970년대에는 1~3인치정도에서지금은 450mm(18인치 ) 로증가되었다. 실제로 450mm의실리콘웨이퍼가양산에투입되는시기는 2016년이후에나가능할것으로예상된다. 이것은 FAB 건설비용이 100억 $ 정도로매우고가이고기존의 300mm웨이퍼공정을 450mm 업그레이드에는많은시간과비용이소용된전망이다. 그러나웨이퍼사이즈의증가는매우큰경제적이익을가져다준다. 예를들어 150mm 웨이퍼에서 200mm 웨이퍼로변경될때 25~30% 의비용절감을얻을수있었으며 200mm 에서 300mm 이로변경될때역시동등한비용절감의효과가있었다. 이러한구동력은 300mm에서 450mm로의향상이있었다. < 그림 5> 는년도별로 1971 년 75mm 웨이퍼로부터 2012년 450mm 웨이퍼크기가증가함에따라서반도체공정의최소선폭은 10μm에서 20nm로급격히감소하는모습을보이고있다. 를위해서반도체칩을패키지하고 PCB 위에패키지된칩들을조립하는공정에서개선이필요로하고기계적인강도와열적, 전기적인안정성을유지하기위하여 3차원패키징기술에대한채용이증가하고있다. 3차원패키징의대표적인기술이 MCP (Multi Chip Package), PoP (Package on Package), TSV (Through Silicon Via, 관통전극기술 ) 로알려져있다. MCP기술은서로다른기능을가진 2개이상의칩을하나로합쳐패키징하는방식으로, 부품실장면적을줄여공간을절약할수있는특징이있으며 PoP기술은하나의패키지위에다른기능을하는패키지를적층하는방식으로, 테스트가완료된패키지를적층함으로써수율을높일수있는장점이있다. 마지막으로 TSV기술은반도체공정기술을활용하여 2개이상의칩을수직관통하는전극을형성해칩간의전기적신호를전달하는첨단패키지방식으로성능은높이면서크기를줄일수있어가장유력한차세대패키지로주목받고있다. 이러한빠른데이터전달속도와낮은소비전력을가지는 CPU/GPU는대부분은 DRAM이나플레쉬메모리를포함하고있다. 저장용량과저장밀도를증가시키기위하여현재 DRAM과플레쉬메모리적층이 24층이상증가하고있다. 발전되고있는반도체공정은실리콘공정의제약조건을극복하기위하여반도체소자물리를더잘이해함으로써해결할수있는데예를 5. 3차원멀티칩패키징반도체공정기술과설계기술이발전함과동시에반도체소자의소모전력은데이터의양과스위칭주파수의증가와동시에증가한다. 반도체의소모전력은클럭주파수의증가와비례하여증가하므로전력소모를최적화하고발열을줄이기위한새로운반도체칩의설계와패키징방법이요구되고있다. 고속의데이터처리속도를위해서는고속의클럭속도를요구하게되고넓은데이터버스폭과더많은패키지핀을요구한다. 직접적으로이 < 그림 6> 대표적인 3 차원패키지기술 [9] 94 _ The Magazine of the IEIE 94

107 최신반도체공정기술 들어트랜지스터의크기가작아짐에따라서낮은구동전압에동작해야하며 crosstalk과잡음에대하여작은마진을가지고있다. 빠른데이터의이동속도는높은소비전력소모와소자당더많은데이터핀의할당을요구하고이것은 3차원의복잡한패키지공정과실리콘반도체공정에서응용된 Via 기술을이용한적층연결을통해특수한다이패드 (die pad) 와여러개의다이들간의연결이가능하도록하고있다. Ⅲ. ALD 를이용한최신증착기술 반도체공정에서사용되는실리콘웨이퍼위에서 CMOS와같은소자를제작하기위해서는포토리소그래피, 확산도핑, 세정과에칭공정, 급속열처리 (RTP) 공정을포함하는불순물임플란테이션 (implantation) 그리고증착공정이복잡하게연결되어있다. 특히증착공정은고정세와저전력, 고주파수를요구하는 CMOS 특성과고층의적층요구때문에새로운혁신을요구받고있다. 증착공정은단결정박막을형성하는에피택시 (epitaxy), 화학기상증착 (CVD), 분자빔에피택시 (MBE), 금속유기물화학기상증착 (CVD) 그리고원자층증착법 (ALD) 로다양하게분류된다. 여기에서 ALD는미세하고깊은 trench 내부에절연층이나금속을균일하게증착할수있는장점때문에최근 ALD 장비의투가가급격하게증가하고있으며다양한기술들이연구, 개발되고있다. < 그림 7> TIT-ZAZ capacitor의제작단계 [10] 내부에형성시킨다. 이후식각과 CMP를통해서 etch stopper 까지희생용산화물을제거하면 TiN 하부전극이노출되고 ALD를이용하여 ZrO 2 와 Al 2 O 3, ZrO 2 를차례로증착고 TiN 상부전극을형성하면 TIT-ZAZ 캐퍼시터가완성된다. 2. High-k metal gate 많은연구자들이기존의유전물질인 SiO 2 를대체하기위하여높은유전상수 (high-k) 물질에대하여관심을가져왔다. 특히 HfO 2 물질은높은에너지밴드갭과높은유전상수를가지고있고 Si과열역학적인안정성때문에가 1. TIT-ZAZ capacitor 형성기술 DRAM의크기가 80nm 이하로축소되면서높은유전상수를가지는물질들이요구에따라 TiN전극사이에 Al 2 O 3, ZrO 2 가제안되어왔다. 특히 ZrO 2 는유전상수가 41로매우크지만상대적으로높은누설전류특성때문에스택구조를가지는 Al 2 O 3 /ZrO 2 /Al 2 O 3 가제안되었다. < 그림 7> 과같이나노구조를활용한 ZAZ 캐퍼시터는 ZnO 2 /Al 2 O 3 /ZrO 2 박막구조로써전극으로 TiN를사용하므로 TIT-ZAZ capacitor 로말할수있다. TIT-ZAZ 구조는 etch stopper가포함된 mold 산화물구조를형상뒤에 TiN 하부전극을증착하고희생용산화물을 trench < 그림 8> 22nm 로직트랜지스터를위한 ALD high-k 게이트형성기술 [11] 95 전자공학회지 _ 95

108 김도영 장희망적인물질로알려져있다. 다른물질로는 Al 2 O 3 의경우 SiO 2 와가장유사한밴드갭과에너지밴드정렬이가능하다. 상대적으로낮은유전상수에도불구하고 Al 2 O 3 는높은결정화온도, 좋은산소확산 barrier와높은열적안정성과같은장점때문에산업에적용하기에적합하다. 때문에게이트유전체로 HfO 2 와 Al 2 O 3 의결합하므로써높은유전율을얻으면서안정적인 high-k 유전체를 이협소한 fin 영역때문에소오스 / 드레인영역에서높은기생저항 (parasitic resistance) 이발생한다는것이다. 이를극복하기위해서정확하게두께가조절된 sidewall spacer에의해서확장되는영역을축소하므로해결이가능하다. Kazuhiko et. al. [12] 의보고에따르면 TEOS 를활용하여 SiO 2 sidewall spacer를 ALD로형성시켜 12nm의박막을형성할수있었다. 얻을수있었다. 예를들어 high-k 유전체와트랜지스터게이트금속은 1% 의균일성을유지하면서 1nm 정도로얇은증착이요구된다. HfO 2 게이트산화물은전형적으로 HfCl와같은고체전구체와금속유기화합물을이용한다. 32nm 공정에서트랜지스터의크기가 22nm로축소됨에따라서 conformal 금속박막이 5nm 이하의두께로증착되어야한다. 이과정에서역시접촉금속물질의형성에도 ALD 가요구된다. 4. Surface passivation of high mobility channel 고성능의 CMOS를제작하기위하여사용되는 SiO 2 는지속적인소자축소로인하여증가하는누설전류를감소시키기위한대체물질이필요하다. 따라서높은유전상수를가지는 HfO 2 는충분한두께를유지하면서낮은 EOT 를유지할수있다. 이것은 SiO 2 /Si간의계면문제가다른물질과 Si간의계면문제로이어지고있다. 또한높은이동도를가지는 Ge이나 III-V 반 3. Sidewall spacer 집적회로의트랜지스터의크기가축소됨에따라서증가되는전력소모와 short-channel 효과를극복 ALD 증착기술은미세선폭을가지는반도체소자의 high-k metal gate, sidewall spacer, surface passivation, double patterning등신기술에적용된다. 도체를활용하여높은구동전류를낮은구동전압에서얻기위하여연구되고있다. 특히 Ge는고성능 MOSFET의채널물질로관심을받고있는데전자의이동도가 3900 하기위하여 multi-gate 기술이제안되었는데대표적인소자가 FinFET이다. FinFET은현재의 CMOS 공정에적합하고 intrinsic channel을사용할수있어서최근연구개발이빠르게진행되어지고있다. 채널의크기가협소해짐에따라서 < 그림 9> 에서와같 cm 2 /Vs, 정공의이동도가 1900 cm 2 /Vs로매우크다. 이러한 Ge를산업적으로활용하기위해서가장극복해야할문제는 Ge와고유전상수물질간의계면문제이다. < 그림 10> 을보면 passivation 전의 Pt/HfO 2 /p-ge 구조의 C-V 곡선으로높은농도의포획밀도가계면에있 음을알수있다. 계면문제를해결하기위하여 O 2 플라즈 마나 NH 3 플라즈마를활용한 passivation은 C-V곡선에 서 hysteresis 특성을 dramatic하게해결할수있다. Ge 계면문제를해결하기위한다양한표면 < 그림 9> FinFET 의구조 (a) 와 sidewall spacer(sws) 에의해서발생된기생저항성분 (b), PECVD 로성장된 SWS(c), ALD 로성장된 SWS(d) [12] < 그림 10> Pt/HfO 2 /p-ge 의 C-V hysterisis 특성 (a) 계면처리가없는경우 (b) O 2 플라즈마처리, (c) NH 3 플라즈마처리 [13] 96 _ The Magazine of the IEIE 96

109 최신반도체공정기술 passivation은 GeO x 가불안정한산화물이기때문에 NH 3 를처리함으로써안정적인 GeO x N y 나 GeN x 와같은 nitridation이처음시도되었다. Houssa 그룹 [14] 에서발표한 GeO x N y 의전기적인특성은 HfO 2 를게이트유전체로사용하여최소 0.8nm의 EOT를얻을수있었다. 다른시도로써매우얇은 epitaxial Si을 SiH 4 를표면에처리함으로써 Ge 물질위에형성하는것이다. Bai 그룹 [15] 에서는 1nm 정도의 Si passivation을통하여 1.24nm 의 EOT를얻을수있었다. 유사한시도로써 Si를완전히산화시켜 SiO 2 산화물을계면에적용함으로써 EOT 0.95nm를얻을수있었으며 TaN/ZrO 2 /La 2 O 3 /SiO 2 구조의 Ge n-mosfet 제작하여전자이동도 340 cm 2 /Vs 가얻어졌다. 황 (Sulfur, S) 은고이동도를가지는 Ge 뿐만아니라 III-V 화합물반도체에서도활용이가능한 passivation 물질이다. S passiavtion은 (NH 4 ) 2 S 용액이나 H 2 S 가스를반응시켜 Ge-S-Ge을형성시킬수있으며 1~3의단일층이생겨날때좋은특성을가지는것으로알려져있다. 마지막으로 Ge 산화물은물에잘용해가되고열적으로불안정하여 430 에서이동성이강한 GeO로변한다고알려져있다. 그러나양질의 GeO 2 를형성할수있다면매우낮은 D it 를가질수있으며 1100 cm 2 /Vs의높은 Ge n-mosfet [16] 을제작할수있기때문에우수한 passivation 방법으로주목받고있다. 4. Double patterning 반도체소자공정이 20nm 이하의미세공정은이머전 (immersion) 리소그라피노광방식으로완벽하게회로를형성하기어렵기때문에고안된방법으로두번에나눠노광을하는방법이더블패터닝이다. 쉽게말하면첫번째회로는선폭을 50nm로해서노광하고, 두번째는첫번째회로사이에회로를노광하여넣으면최종회로선폭은 25nm가되는것이다. < 그림 11(a)> 와같이 PR(photo resist) 와 hardmask를적층하고 mask 1을이용하여노광 / 패턴하고다시 PR을코팅한후 mask 2를이용하여노광패턴한후 hardmask를노광 / 패턴한다. 남아있는 PR을제거한후식각하고자하는층을제거하면노광기 < 그림 11> Double patterning 방법 (a) 2 mask (b) ALD spacer 를이용한 1 mask double patterning [17] 의노광능력을 2배로증가시킬수있다. ALD를사용하는경우는 < 그림 11(b)> 와같이 mask 1 을이용하여상부의 hardmask를노광 / 패턴하여제거한후 ALD를이용하여 spacer를형성한다. 이후에협소한 trench 부분에 ALD를이용하여 oxide를형성시켜다. 표면을 chemical-mechanical polishing (CMP) 를이용하여제거한후노출된 spacer 부분을식각하고 buffer oxide까지제거하면 mask 1로더블패터닝이완료된다. Ⅳ. 향후연구및결론 반도체공정에서실리콘을기반으로하는공정기술은여전히주요한소자형성방법으로응용된다. 소비자의요구와전자응용기기의발전속도로미루어보아매우협소한 10nm 이하의소자선폭이곧필요하게될것으로예상된다. 트랜지스터에대한자체의제한요소는역시실리콘의원자크기와제조사의수율과관계된공정능력이될것이다. 트랜지스터의크기는점점작아지면서실리콘웨이퍼의크기는점점증가하게됨에따라서관련된기술이지속적으로개발될것이다. EUV에근접하는포토리소크리피와 ALD를포함하는증착기술, sidewall 제작기술과나노구조를활용하는 high-k 유전체개발, 높은이동도를가지는새로운반도체물질의 passivation과 3D 의패키징기술이개발될것이며이러한기술들은기존의 97 전자공학회지 _ 97

110 김도영 단순제조기술에서가아니라고체물리나소자물리적인관점에서해결이가능할것으로예상된다. 참고문헌 [1] G. E. Moore, Cramming more components onto integrated circuits, Proc. IEEE, 86, 82-85, [2] Wikipedia, [3] A. B. Sachid and H. Chenming, Denser and more stable SRAM using FinFETs with multiple fin heights, IEEE Trans. Electron Devices, 59, , [4] C. Yang-Kyu, K. Asano, N. Lindert, V. Subramanian, K. Tsu- Jae, J. Bokor, and H. Chenming, Ultra-thin body SOI MOSFET for deepsub-tenth micron era, Proc Int. Electron Devices Meeting Technical Dig., IEDM 99, , [5] ASML homepage, [6] J. Fung Chen, Tom Laidig, Kurt E. Wampler, and Roger Caldwell, Optical proximity correction for intermediate-pitch features using sub-resolution scattering bars, J. Vac. Sci. & Technol. B, 15, , [7] Kelin J. Kuhn, Martin D. Giles, David Becher, Pramod Kolar, Avner Kornfeld, Roza Kotlyar, Sean T. Ma, Atul Maheshwari, and Sivakumar Mudanai, Process Technology Variation, IEEE Trans. on Elec. Dev., 58, , [8] S. Miller, EUVL scanners operational at chipmamers, Semicon West, [9] SK hynix homepage, [10] Cheol Seong Hwang, Atomic layer Deposition for Semiconductors, Springer, New York, [11] M. Verghese, J. W. Maes, N. Kobayashi, Atomic layer deposition goes mainstream in 22nm logic technologies, Solid State, Technology, 53, [12] Kazuhiko Endo, Yuki Ishikawa, Takashi Matsukawa, Yongxum Liu, Shin-ichi O uchi, Kunihiro Sakamoto, Junichi Tsukada, Hiromi Yamauchi, Meishoku Masahara, Enhancement of FinFET performance using 25-nm-thin sidewall spacer grown by atomic layer deposition, Sol. State Elec., 74, 13-18, [13] Qi Xie, Shaoren Deng, Marc Schaekers, Dennis Lin, Matty Caymax, Annelies Delabie, Xin-Ping Qu, Yu-Long Jiang, Davy Deduytsche, and Christophe Detavernier, Germanium surface passivation and atomic layer deposition of high-k dielectrics-a tutorial review on Ge-based, MOS capacitors, Semicond. Sci. Technol., 27, , [14] Houssa M, Conard T, Bellenger F, Mavrou G, Panayiotatos Y, Sotiropoulos A, Dimoulas A, Meuris M, Caymax M and Heyns M M, Electrical Properties of Atomic-Beam Deposited Ge 1-x N x / HfO 2 Gate Stacks on Ge, J. Electrochem. Soc., 153 G1112, [15] Bai W P, Lu N and Kwong D L, Si interlayer passivation on germanium MOS capacitors with high-κ dielectric and metal gate IEEE Electron Device, Lett. 26, , [16] Lee C H, Nishimura T, Nagashio K, Kita K and Toriumi A, High-Electron-Mobility Ge/GeO 2 n-mosfets With Two-Step Oxidation, IEEE Trans. Electron Devices 58, [17] Tech design forum, Triple patterning and self-aligned double patterning (SADP), 김도영 1997 년 2 월성균관대학교재료공학과학사 1999 년 2 월성균관대학교전기전자공학부석사 2004 년 2 월성균관대학교전기전자공학부박사 2004 년 8 월 ~2008 년 9 월삼성 SDI 책임연구원 2008 년 9 월 ~2009 년 8 월포항공과대학교연구교수 2009 년 9 월 ~2011 년 2 월연세대학교전기전자공학부연구교수 2011 년 3 월 ~ 현재울산과학대학교전기전자공학부조교수 < 관심분야 > 반도체공정, 태양전지반사방지막, 박막증착, NCS 교육과정 98 _ The Magazine of the IEIE 98

111 협력기관특별기고 창조 ICT R&D 동향 2015년에도지난해와동일하게많은통신사업자들의노력은인프라구축 운영비용절감에집중되고있습니다. 본세션을통해비용절감을통해통산사업자와네트워크장비제조사들의경쟁력을제고할수있는다양한 ICT R&D 과제들을소개하고자합니다. 머리말 안녕하십니까? 정보통신기술진흥센터이상홍입니다. 국내최고의역사와권위를자랑하는전자공학회지를통해우리센터에서지원하는네트워크분야의사업과과제들에대해소개하고자인사드립니다. 진심으로허락하여주시고, 협조해주신대한전자공학회및관계자분들께감사의말씀을드립니다. 전세계적으로 ICT 최근주요이슈는 IoT(Internet of Things), Big Data, 가상화등이손꼽히고있습니다. 또한네트워크분야로한정할경우, 올해의이슈는 2014년에이어네트워크사업자들의비용절감과핵심장비 / 부품의국산화가여전히중요할것으로예측됩니다 년의 IT 산업분야에예측에대한작년 11월발간된자료에서도 IoT, 클라우드및 Big Data, 이동통신네트워크의확산등다양한수요로인한투자비용의증가를언급하고있으며, 융 복합서비스를통합하면서도비용절감효과를가져올수있는 SDN 기술의중요성을강조하고있습니다. 이와같은예측은국내 ICT 분야산 학 연모두에게좋은기회가될것으로기대하고있으며, 우리센터에서는관련분야의 R&D 활성화와산업발전을위해다방면의노력을기울이고자합니다. 우리센터에서지원한 2014년네트워크분야의과제들을정리해보면, 크게몇가지이슈로요약됩니다. 가장큰비중을차지했던것은망의설비투자비용 / 운영비용의절감에대한이슈였습니다. 점차많은네트워크와데이터를효율적으로수용할수있도록, 고속화를통한회선용량의증대, SDN (Software-Defined Network) 및 NFV(Network Function Virtualization) 를통한구조 적개선, 저가격화및저전력화를목표로많은과제가수행되었습니다. 다음으로중요한이슈는관련기술, 부품, 장비등의국산화였습니다. 기존의유무선네트워크및차세대표준에대응할수있도록, 해외기술및장비를대체하고원천기술의특허및표준을선점하기위한다수의과제가수행되었습니다. 올해부터우리센터는우수한성과가기대되는과제들을널리홍보하기위해현재수행되고있는많은과제들중매월 2~3개의과제를엄선하여대한전자공학회회원여러분께전해드리고자합니다. 2015년 1월호에첫번째로소개해드릴과제는 쏠리드에서주관하여수행중인 실시간광가입자망선로감시 (OTDR) 기능내장형광트랜시버기술개발 과제입니다. 해당과제의결과물이기존광네트워크에적용될경우효율적인선로유지보수와높은비용절감효과가기대됩니다. 다음으로한국전자통신연구원에서주관하고여러업체가협력하고있는 대용량 WDM 액세스망핵심및선행기술개발 과제를소개하고자합니다. 해당과제는차세대응용플랫폼을위한보급형, 대용량 NG-PON2 핵심기술을개발하여, 가입자에게보다빠른속도를제공하면서도사업자의서비스비용을절감시킬수있을것으로기대됩니다. 갑작스러운요청에도흔쾌히옥고 ( 玉稿 ) 를작성해주신저자여러분께깊이감사드리고, 회원여러분의많은관심을부탁드립니다. 끝으로 2015년을미년새해에도대한전자공학회및회원여러분의건승을기원합니다. 감사합니다. 이상홍 2014년 6월 ~ 현재정보통신기술진흥센터센터장 2012년 ~2014년 KT파워텔대표이사 2011년 ~2012년 KT 종합기술원부원장, 전무 2006년 ~2009년 KT 인프라연구소장, 상무 2003년 ~2005년 KT 서비스기획본부장, 상무 1980년 ~1983년한국전자통신연구원 99 전자공학회지 _ 99

112 협력기관특별기고 명실상부한국내최고 ICT R&D 전담기관 IITP 명실상부한국내최고 ICT R&D 전담기관 IITP 정보통신기술진흥센터 Institute for Information & communications Technology Promotion 정보통신기술진흥센터 (IITP) 는 ICT R&D 결과물이사업화에성공해서일자리창출로이어지는창조경제의산실로나아가겠습니다. 그토록많은 ICT 전문가들이요구한융 복합과개방의 4세대 R&D에합당한 ICT R&D 사업화전주기맞춤형지원서비스 가가능하게되었습니다. 정보통신기술진흥센터 (IITP) 는지난해 2월발효된 정보통신진흥및융합활성화등에관한특별법 (ICT특별법) 을근거로, ICT R&D의총괄 조정및전주기 R&D 지원을위해기존 5개기관에분리된 ICT R&D 관리기능을통합 재구성해지난해여름 (6월 5일 ) 출범했습니다. 이전정부와달리 ICT R&D 업무가미래창조과학부로일원화되었으나, 현실적으로는 ICT R&D 관리기능은 5개기관에분산되어대학, 출연연, 기업등연구수행기관들의혼란이매우큰상황이지속되고있었습니다. 이에, 미래창조과학부는급변하는 ICT 환경에신속히대응하고, 창조적 R&D가사업화로이어져창조경제의실질적인성과를도출할수있도록기획에서사업화까지 R&D 전주기의유기적통합과연계를지원하는통합지원체계를구축하게되었습니다. 이는 R&D 성과가사업화로이어져창조경제의실질적인성과를도출할수있도록한다는구상의일환이었습니다. 이러한체계를실현하기위해 ICT특별법에근거로기재부와협의를통해기존 NIPA 부설로 IITP를설립하기로했습니다. 특히, ICT R&D의컨트롤타워부재로연구현장에서의 불만이고조되어왔음은물론이고, 창조경제의핵심실현동력으로써 ICT의역량을최대한이끌어내지못했다는비판역시있어온것은사실입니다. 이로인해기획부터사업화까지 ICT R&D의전주기를통합 지원할 IITP의출범은우리 ICT 산업의재도약을위한새로운출발이라할수있습니다. 지난 50여년간우리 ICT산업은민간의도전정신과정부의적극적인투자, 그리고연구자들의밤낮없는노력이함께어우러져세계최고수준의정보통신강국으로성장해왔습니다. 하지만, 신흥경쟁국의위협, 기술과시장의빠른변화, 영원한 1인자는없다는글로벌 1등신화의몰락등우리 ICT산업을둘러싼여러환경변화는우리가지금의현실에안주해서는더이상살아남을수없다는것을역설하고있습니다. 이러한위기를타개하기위해서 ICT R&D는 ICT 산업의지속적인성장발판을조성 < 그림 1> IITP 현판제막식 ('14.6.5) 100 _ The Magazine of the IEIE 100

113 명실상부한국내최고 ICT R&D 전담기관 IITP 해야하는막중한의무를가지고있습니다. 특히글로벌 R&D 패러다임이창의 융복합기술개발과개방형혁신기반의기술사업화에중점을둔 4세대 R&D 혁신으로빠르게진화하고있는상황에서 ICT R&D, 그리고이를지원하는 IITP 역시급변하는경제 사회 기술환경에빠르게대응해야할도전과제에직면해있음이자명하다고생각하고있습니다. 이러한현실속에서앞으로 IITP가우리나라의 ICT기술경쟁력제고에기여, 창조경제를실현함으로써국가경제성장과사회발전에이바지하기위해서는단순히전주기통합기관으로써출범자체에만족할것이아니라한걸음더진보한 R&D 전담기관으로도약하기위해끊임없이노력해야한다. 이에 IITP는앞으로더큰진전을이루기위해다음과같이 4가지방향에집중해나갈예정입니다. 먼저추진할내용은 CP(Creative Plan-ner, 민간기술전문가 ) 로구성된기술기획그룹을중심으로 ICT R&D 전주기서비스체계를유기적으로통합, 연계함으로써더욱효율적인연구환경을조성하는데앞장설계획입니다. 기획 평가 관리 사업화로이어지는 R&D 全주기간의원활한연계가이루어지는종합적인서비스체계를구축함으로써급변하는 ICT 환경에신속히대응하고, 창조적 R&D가사업화로이어져창조경제의실질적인성과를창출하도록지원하는것이 IITP의가장중요한역할이라고생각합니다. ICT R&D 기획의기본은 R&D의사업화 성공가능성제고이며, 이를위해 R&D 기획에사업화전문가, 중소기업관계자등을적극적으로참여시킬예정이며, 특히, 창조경제타운에서발굴된아이디어를 R&D 기획에반영하고, 연구기관및산 학 연간융합연구, 해외연구인력과공동연구도확대해나갈예정입니다. 두번째로우수한 ICT R&D 성과가그대로사장되는것을방지하고시장파급효과를극대화하기위해, 기술사업화지원기능을대폭강화하여 성과확산단, 기술거래단 을각각두고사업성공률제고를위한 ICT R&D 환경조성에주력해나갈계획입니다. 이를통해창의적연구성과의확산, 상상력과창의력의상품화및사업화를적극지원함으로써신시장창출과일자리확대에기여하고, 특히 R&D 결과의신뢰성제고및기술사업화활성화를위해 R&D 성과에대한벤치마팅 (BenchMarking) 기반의추가연구개발 (R&BD) 를지원하며, R&D 성과의거래활성화를위한기술가치평가및정보접근성제고도추진할예정입니다. 세번째로 사업화를고려한평가체계 와 R&D 수행중의사업화관리강화 를위해노력하겠습니다. 모든추진과제에대해시장수요와기술사업화관점의성과지표를활용한질 (Quality) 중심의평가와관리서비스를실시하겠습니다. 평가의전문성을높이기위해책임평가위원제, 기술배심원제와토론식등개방형평가제도를도입할예정입니다. 특히, 사업화관리를강화하기위해전체연구기간의일정기간이상을기술이전, 사업회기간으로편성 < 그림 2> 4 세대 R&D 전주기지원체계구축과 IITP 설립 101 전자공학회지 _ 101

114 정보통신기술진흥센터 하는등의새로운시도도추진할예정입니다. 기존에실패과제로낙인되었던조기종료, 성실실패등의대한내용도재도전의기회를부여하고, 종료후추적평가, 사업화까지감안항최종평가시기조정등새로운제도도운영할예정입니다. 마지막으로 IITP는더이상 ICT R&D를관리 (management) 하는기관이아닌, ICT R&D의효과적수행을지원 (support) 하고서비스 (service) 하는전담기관으로거듭나기위해센터내조직운영, 업무프로세스, 직원마인드등을모두업그레이드해나갈생각입니다. 더이상관리가아닌, 연구자의동반자가되기위해 IITP의전직원이모두함께고객과현장의이야기에귀기울이고, 한발더나아가글로벌기술, 시장동향등에선제적으로대응할수있는자세를갖추기위해노력할것입니다. 특히고객인연구수행기관들이보다편안한분위기에서공정성과효율성에기반한 R&D 평가 관리를받을수있도록조직운영을지속적으로개선해나갈계획입니다. IITP의출범을계기로우리나라 ICT R&D는이제새로운출발점앞에서게되었습니다. 아직은신생조직으로써조직기반안정화와업무효율화등풀어내야할숙제가산적해있어기대와우려의시선이공존하는것도사실입니다. 이에 IITP는조직 업무안정화를조기에달성하고, ICT R&D 전주기통합서비스의발굴 제공을통해연구현장에친절한 ICT R&D 전담서비스조직으로거듭나며, 우리 ICT 산업이글로벌 First-Mover로우뚝설수있도록다각도의노력을기울여나갈것입니다. 102 _ The Magazine of the IEIE 102

115 협력기관특별기고 실시간광가입자망선로감시 (OTDR) 기능내장형광트랜시버기술개발 실시간광가입자망선로감시 (OTDR) 기능내장형광트랜시버기술개발 명승일 1, 이정찬 1, 강헌식 1, 이종현 1, 나기운 2 한국전자통신연구원 1. ( 주 ) 쏠리드 2 요약 최근유무선데이터트래픽의증가추세이며이를수용하기위해가입자당할당대역폭증가, 국사광역화, 망운영관리비용절감, 망신뢰성확보를위한기술개발이활발히진행되고있다. 본고에서는이러한요구사항을해결하기위한기술중하나로써, 미래부주관산업원천기술개발사업인 실시간광가입자망선로감시광가입자망서로감시기능내장형광트랜시버기술개발 에대해기술을소개하고과제에서의최종목표인광트랜시버와감시기술이융합된새로운기술분야인광트랜시버 Embedded형 OTDR 기술, 기존시스템과연동이용이한라인카드형 OTDR 기술에대해유사기술을개발하는관련업체들이고려해야될중요사항만을간략하게언급하고자한다. Ⅰ. R&D 개요및필요성 최근유무선엑세스 UHDTV, 3D-TV와같은대용량컨텐츠등의서비스를위해 2020년가입자당의수기가급대역폭제공이예측됨에따라가입자당단말가격상승으로망지출비용증가가예측되고있다. 이에망사업자는광역액세스망도입으로총지출비용을절감하고자하나, 국사광역화로한국사가관리담당하는광선로장애발생수리건수, 원거리출동비용등의증가로인한문제점등이예상된다. 그러므로광역액세스망의성 공적인확장을위해서는복잡한광선로의정확한위치판별, 신속대응및사전예측진단과같은광감시기술이절실히요구되고있는실정이다. 광선로장애위치판별및사전예측진단과같은광감시기술은기존에도 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 장비가사용되었으며, 주로 EXPO( 미국 ), JDSU( 미국 ), Anritsu( 일본 ) 등의장비들을광선로감시시스템에설치되어져왔다. 그러나제품가격이대당수천 ~ 수만달러수준으로고가이며, 가입자시스템에별도장비로운영되고있으며, 수동방식의광선로선택감시, 순차적광선로선택감시등으로비효율으로운영되고있어서여러광선로를실시간동시감시하려는망사업자의요구를충족시키지못하고있는실정이다. 그러므로전술한요구사항에부합하는시스템내에장착운영될수있는새로운기술인광트랜시버 Embedded형 OTDR 기술연구가각광받고있는추세이다. 그러나이러한광트랜시버 Embedded형 OTDR 기술은기존장비성능에비해감시성능이낮고, 광선로별로광모듈이장착되므로광모듈비용이상승되는문제점이야기되므로향후에도이를해결하기위한연구방향으로계속진행될전망이다. 본고의기술개념은 < 그림 1> 에나타내었으며, 전술한문제점을해결하고자미래부산업원천기술개발연구사업과제의하나로써산업원천기술에기반이될수있도록적극적인연구지원을받고있으며, 또한최종개발이완료되면 < 표 1> 에나타낸바와같이성능목표달성 103 전자공학회지 _ 103

116 명승일, 이정찬, 강헌식, 이종현, 나기운 할것으로예상된다. 현재과제종료이전이지만, 연구개발의중요핵심사항을관련업체들에게확산의일환으로시스템연동가능한라인카드형 OTDR 기술, 광트랜시버 Embedded형 OTDR 기술에대해살펴보고자한다. Ⅱ. R&D 주요내용및결과물 본절에서는전술한두가지기술에대한시험결과와결과물을통해각기술별중요한특징을살펴본다. 1) 라인카드형 OTDR 기술기존의광선로감시기술을이용하여예비광선로에대한감시는이미상용화되어있으며, 망운영관리시스템 < 그림 1> 라인카드형, Embedded 형 OTDR 감시기술개념도 < 표 1> 개발기술의정량적항목및목표 세계최고수준정량적평가항목단위보유국 / 기업개발 성능수준 목표치 라인카드형 OTDR 연구시제품 1. Dynamic Range db ( 캐나다 /Expo) 분해능 m Event Dead Zone m ( 캐나다 /Expo) Attenuation Dead Zone m ( 캐나다 /Expo) Loss Resolution db ( 캐나다 /Expo) 광트랜시버 Embedded형 OTDR 연구시제품 6. Dynamic Range db ( 미국,PMC) 분해능 m ( 미국,ALU) Event Dead Zone m ( 미국,ALU) Attenuation Dead Zone m ( 미국,ALU) Loss Resolution db ( 미국,ALU) 에도별도의광선로감시측정장비로광선로상태에대한정밀분석을하고있다. 또한통신중인광선로를시험하는기술도통신파장과필터와커플러와함께다른대역의시험파장을사용한기술시제품이이미상용화되어있다. 그러나위의두가지는실시간모니터링을하지못하는문제점과별도의측정장비로설치운영되고있는실정이다. 최근망운영관리비용절감을위해망운영관리와광선로감시관리가하나로통합된망운영감시관리시스템연구개발이요구되고있으며, 일부통신사는자사시스템에맞게장비를독자개발하고있는추세이다. 위와같은분리운영문제점을비교적용이하게해결할수있는것이라인카드형광선로감시기술이다. 본기술은망운영관리시스템과는물리적으로는분리되어있어서기존과는유사하나, 망운영관리시스템과의연동을위한외부인터페이스를지원하기때문에용이한연동성을장점으로하고있다. < 그림 2> 는현재본과제에서개발되고있는라인카드형 OTDR 기술을위한연구시제품이다. 라인카드형 OTDR의특징은기존가입자망과의연동성을위해서, TL1(Transaction Language1) 인터페이스를갖추고있어서망운영관리시스템인 EMS(Equipment Management System) 와의연동이용이하며, 사이즈최소화 (1U 사이즈 ) 함으로써기존망운영시스템에장착시소요공간을최소화하였으며외부통신및접속용이성을위해 TCP/IP 소켓통신등을특징으로하여개발되고있다. 그러나현재국내외통신사의망운영관리시스템들은통신사업자와계약된감시시스템장비업체들에게만외부인터페이스규격을개방하고있는실정이어서그외시스템장비업체들이사전에개발하기는어려운실정이다. 그러므로향후망운영관리시스템과용이한연동을위해서는감시시스템과의표준인터페이스등의표준화진행도기술개발과함께동반되어야만기술의확산이이루어질것으로전망한다. 2) 광트랜시버 Embedded형 OTDR 기술광트랜시버와 OTDR을결합한융합감시기술은 _ The Magazine of the IEIE 104

117 실시간광가입자망선로감시 (OTDR) 기능내장형광트랜시버기술개발 < 그림 2> 라인카드형선로감시 OTDR 연구시제품 년 OFC에서무스위치, Port별실시간감시, 광트랜시버통신채널에감시정보를동시운용을특징으로하는 In-band 형태의광트랜시버 Embedded형 OTDR 구조가 OPEX 절감방안으로써 Alcatel- Lucent에의해제안되었다 (< 그림 3>). 2010년 PMC-Sierra가 OTDR 기능내장광송수신기관련기술을개발진행하고있다고발표하였으며, 또한 2011년 Hisense와 2012년 ZTE가제작계획및기술관련소자분석결과를발표하면서광트랜시버 Embedded 형 OTDR 기술에세계적인깊은관심을갖기시작하였다. 그러나, 본기술은개발초기단계여서, 감시채널파장선택, 통신채널파장 Cross talk 문제, 측정장비의동적범위, Event Dead Zone 성능, Attenuation Dead Zone 성능, FTTH 분배구간의분기수등과같은광선로감시에요구되는필수적인항목및성능규격들에대해서는 FTTH 다양한포설환경으로인해규격을정하지못하고있는실정이다. 2011년부터 FSAN(Full Service Access Network) 산하 BBF(Broadband Forum) 에서는광선로감시가이드라인인 Technical Report를보고하였으며, PON 광계층관리운용구조, 감시장비장착위치별기능요구사항, 광선로감시기능요구사항을주로다루기시작하였다 1). 그러나 BBF에서논의되는사항들은해를거듭하면서, 성능규격에예외적인선택사항들이첨가됨으로써장비업체들의기술력에따라다양한제품군존재가능성이커졌으며, 가이드라인으로서의일관성있는규격제시하지못하는상황에이르렀다 2). 향후관련장비개발업체들은 ITU-T 에서관련표준진행시, 기존의 BBF의 Technical Report내에제시된규격및성능들에대한추가개정및변경제정에따른회의진행방향을예의주시할필요가있다. 본고에서의광트랜시버 Embedded형 OTDR기술은 BBF를준용하면서고성능개발전략으로써소형화 ( 저전 < 그림 3> FTTH에서의 Embedded OTDR 솔루션력화 ), 감시동적범위확장, 장애위치판별정밀도향상을위해관련핵심기술개발에주력하고있으며개발기술에대해간략하게살펴보고자한다. 소형화 ( 저전력화 ) 를위해광트랜시버 Embedded형 OSA 개발, 감시광원구동및제어회로를핵심기술로써개발하고있으며, 개발된 OSA(< 그림 4>), 감시광원구동및제어회로 (< 그림 5>) 를나타내었다. OSA의핵심기술은 OLT 시스템에서사용되는기존의통신파장 (PD: 1310nm, LD: 1490nm) 과감시파장 (PD, LD: 16xx nm) 을하나의 OSA로일체형구조설계가가장중요하다. < 그림 4> 는과제 2차년도산출된 OSA 로써크기는 15 x 13 x 8 (W x L x H [mm]) 이다. 내부에각 PD, LD의공간정렬결합, Coupling Lens 접합등의기술을사용하여총 4개의 LD, PD의진행빔의효율적결합을시도하였으며, 현재 3차년도에는결합효율을 60% 이상높이기위한연구개발에주력하고있다. < 그림 5> 는감시광원을구동제어하기위한회로이다. 기존의통신광원의디지털구동회로와는달리 LD 펄스구동회로, 저잡음증폭, 광세기선형증폭, 수신이득가변증폭등감시신호의송수신을위해서복잡한아날로그회로로구현되어야하며, 구현시각각의진행되는전기신호회로와증폭소자주변회로, 전원공급회로에서의잡음특성을고려한저잡음회로설계가이루어져야만한다. 감시동적범위의확장을위해서는전술한감시광원의고출력세기, 잡음내성을고려한수신기회로설계와도관련있지만생성되는단일펄스대신코딩이득을갖는잡음내성이강한코드펄스열을사용함으로써동적범 105 전자공학회지 _ 105

118 명승일, 이정찬, 강헌식, 이종현, 나기운 < 그림 4> 광트랜시버내장형 OSA 설계 ( 좌 ), 구현 ( 우 ) < 그림 6> 코드펄스열생성 ( 좌 ), 모뎀보드 ( 우 ) < 그림 5> 감시광원구동회로 ( 좌 ), 보드 ( 우 ) 위확장을용이하게할수있다. 기존의장비들은단일펄스를송수신하는기술을주로사용하였으며높은광피크세기를광선로에인가시, 비선형현상이발생되므로광피크세기가제한되고, 수신된감시신호는광전변환을거치면서전기잡음신호등에취약한단점이있다. 최근연구되고있는코드펄스열의사용은코드송수신모뎀인 HW가추가되는단점은있지만광피크세기의한계로제한된동적범위를확장시킬수있으며, 잡음신호와의분리가용이하기때문에감시신호의성능을높일수있는장점이있다. < 그림 6> 은본연구에서코드펄스열을생성하고수신하기위한개발된모뎀보드이며출력되는코드펄스열을나타내었다최근연구되고있는코드펄스열들은 Simplex code, PN Code, complementary code, Bi-orthogonal Code 3) 등이있다. 장애위치판별정밀도향상을위한기술로는기존의감시수신신호누적및평균프로세싱, Kalman 필터를이용한 OTDR Trace 분석처리, 이벤트판정처리알고리즘등의연구가진행되었으나본고에서는신호성분과잡음성분을분리하여신호고유성분만을처리함으로써감시신호판별을보다정확하게구분할수있도록개발하고있다. < 그림 7> 은모의실험결과를나타내었으며 < 그림 7 ( 상 )> 은 OTDR의측정된 Trace, ( 하좌 ) 는반사위치판별이모호한구간의 OTDR Trace, ( 하우 ) 는고정밀위치판별알고리즘을적용하여위치판별모호성을해소한결과를나타내었다. 2차년도모의실험결과로기존분해능의약 4배의정밀도향상을기대할수있을것으로예측된다. < 그림 7> OTDR Trace( 상 ), 측정 Trace( 하좌 ), 정밀도향상알고리즘적용 ( 하우 ) Ⅲ. R&D 시장동향및전망 최근 OTDR 시장동향은 2010년 ~ 11년에는주로기술적인분석을주로발표, 2012년부터는기술채택및적용가능성분석자료등이발표되기시작하였다. 이와관련하여 Huawei는 FTTH망에서 OLT와 Remote node 간, Remote node와 ONU간다양한길이의광선로에대한 OTDR 측정실험결과를바탕으로 OTDR의가격대비성능비교를통해경제성분석을제시하였으며, ZTE 또한 OTDR을운용방법에대해각각의장단점및소자분석한결과와망감시시스템적용에대한경제성분석을내놓고있는실정이다. 2014년초에는동적범위 (Dynamic Range) 가 25dB 인비교적낮은성능이지만 p-t-p 선로에적용할수있는 Optical ZONU사의광트랜시버형 OTDR 제품이출시되었다. 향후관련시장은본고와같은제품군들이확대될것으로예측된다. 또한, 사업종료후사업화 1년도인 2017년국내시장규모는약 131억원규모, 2022년국내시장규모는약 828억원규모로성장할것으로예상되고있으며, 국외시장의경우동기간동안약 3,000만 ~ 약 31억달러시장규모로성장할것으로전망된다. 106 _ The Magazine of the IEIE 106

119 협력기관특별기고 대용량 WDM 액세스망핵심및선행기술개발 대용량 WDM 액세스망핵심및 선행기술개발 두경환, 이상수한국전자통신연구원 요약 가입자트래픽의지속적인증가로인해수동형광가입자망 (PON: Passive Optical Network) 분야는끊임없는신기술개발이필요하고, 이를위해고속화, 핵심모듈의저가화, 국사광역화등의현안문제를해결해야한다. 본고에서는이런현안사항을해결하고국내기업의경쟁력을강화하기위한미래부주관정보통신 방송기술개발사업인 대용량 WDM 액세스망핵심및선행기술개발 사업에대해소개하고자한다. 또한최종목표인 TWDM-PON 광트랜시버, CMOS 포토닉스기반광모듈, 10G-EPON Reach Extender, 그리고 OFDM-PON 광모뎀등의개발내용및결과물과향후시장동향및전망등을간략하게언급하고자한다. Ⅰ. R&D 개요및필요성 지난 10년동안해마다 25% 이상빠르게증가하는유무선가입자트래픽추이에따라서광가입자망전송기술도빠르게진화하고있다. 현재광가입자망시장은가격경쟁력을바탕으로 Huawei, ZTE, ALU 등의글로벌업체가세계시장의 60% 이상을점유하고있는가운데, 유비쿼스, 다산네트웍스, 텔리언등토종기업도나름대로국내및해외수출을통해인지도가올라가고있다. 차세대광가입자망기술인 NG-PON2 기술은 WDM (wavelength division multiplexing) 방식과 TDM(time division multiplexing) 방식을사용하여링크당전송속도를최대 40Gbps까지높일수있는대용량가입자망전송기술이다. UN 산하의전기통신국제표준기구인 ITU-T는 NG-PON2의표준기술로 TWDM-PON(time WDM- PON) 을선정하고, 40G급 TWDM-PON 표준인 ITU-T G.989 계열에대한표준화를 15년까지완료할예정이다. TWDM-PON은하향 10Gbps, 상향 2.5Gbps 링크 4개를하나의광케이블에수용하기위하여 4개의파장을다중화하는 WDM 기술을접목한구조이다. 특히 WDM은높은기술력이필요하므로, 기술개발을통해가격경쟁력을확보한다면차세대광가입자망시장에서국내기업의경쟁력을보다높일수있을것이다. 미래부주관정보통신 방송기술개발사업중의하나인 대용량 WDM 액세스망핵심및선행기술개발 사업은 TWDM-PON 장비의상용화를위한광트랜시버의기술개발과 NG-PON2 이후의차세대광가입자망기술의유력한후보표준기술인 OFDMA-PON(orthogonal frequency division multiple access-pon) 기술에대한 IPR 조기확보를위한선행기술연구를목표로하고있다. 본사업을통해 CMOS 포토닉스기술을적용한 OLT(optical line terminal) 광송수신모듈을단일칩으로만들어광트랜시버의저가화, 소형화, 저전력화를실현하여광가입자망의현안문제를해결할수있다. 또한 Reach Extender 기술을통해국사광역화를실현하여망투자비및관리비를절감할수있다. < 그림 1> 은 NG- PON2 (TWDM-PON) 망구조및본사업을통해개발 107 전자공학회지 _ 107

120 두경환, 이상수 한 TWDM-PON OLT 라인카드 (< 그림 2>) 는국제표준에부합하는 TC(transmission convergence) 계층과파장관리기술이적용되어하향 40Gbps, 상향 10Gbps 전송속도를제공한다. VCSEL(vertical-cavity surfaceemitting laser) 어레이기반 TWDM-PON OLT 광트랜시버가실장되어라인카드당 4채널을제공하여채널확장이용이하고, 가입자에게최대 10Gbps의광대역서비스를제공할수있다. < 그림 1> NG-PON2 구조및개발기술개념도되는기술의개념도이다. < 그림 1> 과관련하여본사업의주요결과를 1) TWDM-PON OLT 라인카드 2)TWDM-PON용저가형광트랜시버, 3)TWDM-PON용 CMOS 포토닉스기반 TOSA/ROSA 모듈, 4)10G-EPON Reach Extender, 5)10Gbps OFDMA-PON용실시간광모뎀등결과물의형상에따라서 5가지로분류한다. Ⅱ. R&D 주요내용및결과물 본장에서는상기기술한 5가지주요기술에대한결과물중심으로기술별주요특징및차별화내용을살펴보고자한다. 2) TWDM-PON용저가형광트랜시버 TWDM-PON OLT용광트랜시버 (< 그림 3>) 는하향 80Gbps (10Gbps 8ch), 상향 20Gbps(2.5Gbps 8ch) 전송용량을갖는저가형 VCSEL 어레이기반광트랜시버이다. 저전력 VCSEL 어레이를멀티채널광원으로사용하여 8채널을구성할때소비전력량은 3.8W로기존기술대비 30% 수준이며, 저가의광결합기술을통해제품생산단가도 40% 절감할수있다. TWDM-PON ONU(optical network unit) 광트랜시버 (< 그림 4>) 는 ITU-T G 표준에부합하는파장가변광트랜시버로서, 하향 10Gbps, 상향 2.5Gbps 버스트송신이가능하며, SFF-8431 SFP+(small formfactor pluggable plus) MSA 규격을만족한다. 파장가변광트랜시버용양방향광송수신모듈은파장가변광송신부저가의 cooled DFB(distributed feedback) 1) TWDM-PON OLT 라인카드전화국사에설치되는장비인 OLT 시스템에적용가능 < 그림 3> TWDM-PON OLT 용광트랜시버연구시제품 < 그림 2>TWDM-PON OLT 용라인카드연구시제품 < 그림 4> TWDM-PON ONU 용광트랜시버연구시제품 108 _ The Magazine of the IEIE 108

121 대용량 WDM 액세스망핵심및선행기술개발 레이저를사용하고, 10Gbps APD/TIA(avalanche photodiode/trans-impedance amplifier) ROSA (receive optical subassembly) 가적용되었다. 특히내부광학구조변경을통해파장잠금기능을구현하여 ONU 의오동작을원천차단하고채널간잡음을줄일수있는핵심 IPR을확보하였다. 3) CMOS 포토닉스기반 TOSA/ROSA 모듈 TOSA(transmit optical subassembly)/rosa 모듈의저가화및저전력화를실현하기위하여 CMOS 포토닉스기반광역다중화기, VCSEL driver 및 TIA 칩을개발하였다. 광역다중화기 (< 그림 5>) 는 CMOS 포토닉스기술을사용하여 WDM 필터인 AWG(arrayed waveguide grating) 와 PD(photodetector) 를집적한칩으로서, AWG의누화잡음을정량적으로예측할수있는모델링을통하여채널누화잡음을억제하는 AWG 설계방법을적용하였다. 개발된 AWG는 100GHz 채널간격에서채널간누화 24dB 로세계최고수준의성능이며, PD는 TWDM-PON 상향규격에따라 2.5Gbps를수용할수있는구조로설계되었다. 이와함께 TOSA 모듈을위한 10Gbps 광변조기연구및광모듈제작을위한패키징을수행하였다. VCSEL Driver 칩 (< 그림 6>) 은 0.13µm 공정의 CMOS 기술로구현되었다. 디지털로직의 APC(automatic power control), AMC (automatic modulation control) < 그림 5> CMOS 포토닉스기반광역다중화기 < 그림 7> TWDM-PON OLT용버스트모드 TIA 레이아웃를구현하여기존기술에비해세틀링타임을줄이고, 해상도및정확도를향상시켰다. ADC(analog-to-digital converter) 를시분할하여사용함으로써면적및전류소모량을줄였다. 4채널칩크기는 3.1mm 1.37mm 이고소모전력은 374mW이다. TWDM-PON OLT 광트랜시버용버스트모드 TIA 칩 (< 그림 7>) 은 0.18um공정의 CMOS기술로구현되었다. 고속피크검출기를내장하여이전보다빠른레벨검출특성을가진다. 아울러 RGC(regulated cascode) 타입의 TIA를사용하여적은전력소모에서도넓은대역폭특성과저잡음특성을가지며향상된이득조절특성을가진다. 설계이후공정변화와온도변화에의한특성열화를예방하기위하여대칭적인차동회로와밴드갭바이어스회로를내장하여구동되도록하였다. 4채널칩크기는 2.844mm 0.854mm이며 1.8V에서전력소모량 195.4mW, 대역폭 2.43GHz, 변환이득 67dBΩ, 그리고응답시간 16ns이다. 4) 10G-EPON Reach Extender 10G-EPON Reach Extender(< 그림 8>) 는국사광역화를위해 OLT와 ONU사이의전송거리를최대 50km 까지확장시켜주는장비이다. 이장비를통해망운용관리비와광코어회선비용이절감되고, 장비당최대 512 가입자를수용할수있다. 특히저가의 4채널 C(coarse) WDM 기반의광-전-광변환방식을사용하므로고가의광증폭방식에비해가격경쟁력이높다. 본장비는 KT 기가인터넷컨소시엄에참여하여 KT망에서상용 < 그림 6> TWDM-PON OLT 용 VCSEL Driver 레이아웃 < 그림 8> 10G-EPON Reach Extender 109 전자공학회지 _ 109

122 두경환, 이상수 10G-EPON OLT/ONU 장비와연동하여성능시험을완료하였다. 5) 10Gbps OFDMA-PON용실시간광모뎀 10Gbps OFDMA-PON 광모뎀 (< 그림 9>) 에는스펙트럼효율이뛰어난 64QAM, 256FFT/IFFT, 4Gsps DAC 디지털기적대역변복조기술이적용되었다. EVM(error vector magnitude) 30dB를확보하여 64분기, 80km 광전송시험에서 BER 10-3 성능을확보하였다. 이는현재세계최고수준인 11년 Carnegie Mellon 대학에서발표한 16QAM 적용시 EVM 28dB 결과에비해우수한결과이다. 광모뎀의핵심기술은실시간처리, 고속화를위한병렬처리기술, 로직단순화, 그리고고속광채널추정및보상기술등이며, 이와관련하여다수의원천 IPR을확보하였다. Ⅲ. R&D 시장동향및전망 광가입자망장비는일반유선가입자뿐만아니라무선백홀, 프론트홀, 데이터센터전송장비시장까지범위가확대되고있으며, 이와관련된세계시장규모는 14 년약 105억달러로연간 3% 씩증가하여 18년에는 115 억달러에이를전망이다. Huawei는 13년 40G/10G TWDM-PON 프로토타입, ALU는 14년 40G/40G TWDM-PON 프로토타입을개발하는등세계글로벌선진기업은 2~3년내에시작될것으로예상되는 TWDM- PON 시장진입을준비중이다. 국내기업의광가입자장비에대한시스템기술은세계최고수준이나, 핵심부품의국산화율및가격경쟁력은상대적으로약한편이므로본사업을통해확보된기술은국내기업의가격경쟁력을높이는데크게이바지할것으로기대한다. < 그림 9> OFDMA-PON 용모뎀연구시제품 110 _ The Magazine of the IEIE 110

123 THE INSTITUTE OF ELECTRONICS AND INFORMATION ENGINEERS 논문지논문목차 전자공학회논문지제 52 권 1 호발행 통신분야 [ 통신 ] 시그니처시퀀스기반건물내메시지전달특성측정시스템설계김정호 중첩상승여현펄스정형 OQ2PSK 변조전상엽, 정재경, 김명진 FTN 시스템을위한동시복조및복호기법강동훈, 오왕록 MIMO 시스템에서 M-PSK 성운을이용한새로운차분동이득전송기술김영주, 서창원, 박노윤 무선백본기반통신망을위한상호보완 SIP 서버배치구조김기훈, 이성형, 김재현 스트리밍세션에서선택적 VoD 서비스제공을위한향상된피어-투-피어스트리밍프로토콜이선우, 조성현 [ 마이크로파및전파전파 ] 개구면폭변화를이용한개구면결합마이크로스트립패치안테나의대역폭확장 김재현, 구환모, 김부균 컴퓨터분야 [ 멀티미디어 ] 잠재성장모델링을이용한미디언필터링검출이강현 [ 융합컴퓨팅 ] KVM 기반의가상머신자원사용량분석을위한 VDI 실시간모니터링시스템설계및구현김태훈, 김현지, 노재춘 인지무선네트워크를위한위임기반인증프로토콜김현성 111 전자공학회지 _ 111

124 논문지논문목자 신호처리분야 [ 화상처리및텔레비젼 ] 적외선스테레오카메라를이용한고속이동객체의위치에대한확률모델오준호, 이상화, 이부환, 박종일 정합쌍의통계적분석을이용한정형 / 비정형객체영상의적응적정합방법원인수, 양훈준, 장혁, 정동석 밝기비트맵과색도일관성을이용한무잔상 High Dynamic Range 영상생성위엔시, 하호건, 이철희, 하영호 [ 음향및신호처리 ] 이동수신기환경에서연속된 T/FDOA 와 DOA 를이용한고정신호원의위치추정방법 박진오, 이문석, 박영미 시스템및제어분야 [ 회로및시스템 ] 플라즈마디스플레이패널에서부화면시간동안기입시간을단축시키기위한수정된구동파형조병권 [ 의용전자및생체공학 ] 의료기기안전성정보원내보고시스템설계장혜정, 최영득, 김남현 WCDMA 휴대전화전자파가인공심장박동기및이식형제세동기에미치는영향정재원, 최수범, 박지수, 김덕원 [ 전력전자 ] EES 제어를위한 Micro-EMS 구현및실증분석 김광호, 김규식 [ 국방정보및제어 ] 진동센서기반걸음걸이검출및분류알고리즘 강윤정, 이재일, 배진호, 이종현 산업전자분야 [ 통신및초고주파 ] 임베디드리눅스기반의 2.4GHz ISM 밴드무선통신플랫폼개발엄우용 112 _ The Magazine of the IEIE 112

125 The Magazine of the IEIE 정보교차로 국 내외에서개최되는각종학술대회 / 전시회를소개합니다. 게재를희망하시는분은간략한학술대회정보를이메일로보내주시면게재하겠습니다. 연락처 : edit@theieie.org 2015 년 2 월 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE 21st International Symposium on High Performance Computer Architecture (HPCA) TBD, Bay Area, CA, USA darksilicon.org/hpca IEEE 8th GCC Conference and Exhibition (GCCCE) Information Theory and Applications Workshop (ITA) Sultan Qaboos University, Muscat, Oman Scripps Seaside Forum, San Diego, CA, USA ita.ucsd.edu/workshop.php IEEE International Conference on Computational Electromagnetics (ICCEM) City University of Hong Kong, Hong Kong eechic@cityu.edu.hk International Conference on Mechanics-Seventh Polyakhov's Reading Saint Petersburg State University, Saint Petersburg, Russia pol2015.math.spbu.ru/en/ rd International Conference on Computer, Communication, Control and Information Technology (C3IT) Academy of Technology, Hooghly, India c3it2015.aot.edu.in IEEE International Conference on Computational Intelligence & Communication Technology (CICT) ABES ENGINEERING COLLEGE, Ghaziabad U.P. India cict.abes.ac.in/ International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC) Hyatt Regency Orange County, Garden Grove, CA, USA th National Symposium on Information Technology: Towards New Smart World (NSITNSW) King Saud University, Riyadh, Saudi Arabia IEEE Power & Energy Society Innovative Smart Grid Technologies Conference (ISGT) Grand Hyatt, Washington, DC, USA s.rahman@ieee.org IEEE International Conference on Signal Processing, Informatics, Communication and Energy Systems (SPICES) National Institute of Technology Calicut, Kozhikode, India nd International Conference on Signal Processing and Integrated Networks (SPIN) Dept. of ECE, ASET, Amity University, Noida, Delhi-NCR, India National Conference on Parallel Computing Technologies (PARCOMPTECH) National Institute of Advanced Studies, Bangalore, Karnataka, India parcomptech.cdac.in IEEE International Solid- State Circuits Conference (ISSCC) San Francisco Marriott, San Francisco, CA, USA International Conference on Electronics, Communications and Computers (CONIELECOMP) Universidad de las Améicas Puebla, Cholula, Mexico ict.udlap.mx/conielecomp/2015/ nd International Conference on Electronics and Communication Systems (ICECS) Karpagam College of Engineering, Coimbatore, India International Conference on Computing Communication Control and automation(iccubea) Pimpri Chinchwad College of Engg, Pune, India International Conference on Computing and Communications Technologies (ICCCT) Sri Sairam Engineering College, Chennai, India Twenty First National Conference on Communications (NCC) VMCC convention center, Mumbai, India 년 3 월 th ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction (HRI) Portland Marriott Downtown Waterfront, Portland, USA adamsj@ieee.org 113 전자공학회지 _ 113

126 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 th International Symposium on Quality Electronic Design (ISQED) Santa Clara Convention Center, CA, USA International Conference on Industrial Engineering and Operations Management (IEOM) Hyatt Regency Dubai, United Arab Emirates International Conference on Electrical Systems for Aircraft, Railway, Ship Propulsion and Road Vehicles (ESARS) E.ON Energy Research Center at RWTH Aachen University, Aachen, Germany International Workshop on Antenna Technology (iwat) Hotel President, Seoul, Korea hschoo@hongik.ac.kr IEEE International Conference on Electrical, Computer and Communication Technologies (ICECCT) SVS College of Engineering, Coimbatore, India IEEE Aerospace Conference Yellowstone Conference Center, MT, USA Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE)" ALPEXPO-ALPES Congres, Grenoble cedex 2, France International Conference on Networked Systems (NetSys) Campus BTU Cottbus-Senftenberg, Cottbus, Germany IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC) Hilton New Orleans Riverside, New Orleans, LA, USA nd International Conference on Computing for Sustainable Global Development (INDIACom) BVICAM, New Delhi, India th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications (VISIGRAPP) Available soon, Germany International Conference on Recent Developments in Control, Automation and Power Engineering (RDCAPE) Amity University Uttar Pradesh, Noida, India rdcape.com/ IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) Charlotte Convention Center, Charlotte, NC, USA China Semiconductor Technology International Conference (CSTIC) SHICC Shanghai International Convention Center, Shanghai, China semiconchina.semi.org/cstic International Conference on Signal Processing and Communication (ICSC) Jaypee Institute of Information Technology, Noida, India IEEE Symposium on Electromagnetic Compatibility and Signal Integrity Santa Clara Convention & Visitors Bureau, Santa Clara, CA, USA caroline.chan@lmco.com German Microwave Conference (GeMiC) University of Erlangen-N?rnberg, Nuremberg, Germany Regional IEEE Symposium on Electromagnetic Compatibility Santa Clara Convention Center, Santa Clara, CA, USA IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT) Hotel Tryp Sevilla Macarena, Seville, Spain International Conference on Innovations in Information,Embedded and Communication Systems (ICIIECS) Karpagam College of Enginnering, Coimbatore, India International Conference on Circuit, Power and Computing Technologies (ICCPCT) Noorul Islam Centre for Higher Education, Nagercoil, India IEEE Workshop on Microelectronics and Electron Devices (WMED) Student Union Building Boise State University, Boise, ID, USA Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC) Los Angeles Convention Center, Los Angeles, CA, USA Sixth International Renewable Energy Congress (IREC) ElMouradi Palace, Sousse, Tunisia International Conference on Electrical and Information Technologies (ICEIT) Marrakech, Morocco Seventh International Conference on Advanced Computational Intelligence (ICACI) Wuyi, China nzhang@udc.edu IEEE International Symposium on Performance Analysis of Systems and Software (ISPASS) TBD, Philadelphia, PA, USA IEEE International Wireless Symposium (IWS) Sheraton Futian Shenzen, China _ The Magazine of the IEIE 114

127 2015 년 4 월 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 International Conference on Communications and Signal Processing (ICCSP) Adhiparasakthi Engineering College. Melmaruvathur, India Fifth International Conference on Communication Systems and Network Technologies (CSNT) Gwalior, India th International Conference on Information and Communication Systems (ICICS) Jordan University of Science and Technology, Amman, Jordan IEEE Tenth International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing (ISSNIP) Singapore issnip2015.org/ IEEE 12th International Conference on Networking, Sensing and Control (ICNSC) Howard Civil Service International House, Taipei, Taiwan SoutheastCon 2015 HILTON FORT LAUDERDALE MARINA, USA eric.s.ackerman@gmail.com IEEE PES Insulated Conductors Committee Meeting (PES- ICC Spring) Hilton Clearwater Beach, Clearwater Beach, FL, USA meetings/2015spring/spring_2015.htm th Learning and Technology Conference Effat University, Jeddah, Saudi Arabia Joint Conference of the IEEE International Frequency Control Symposium & the European Frequency and Time Forum (FCS) Colorado Convention Center, Denver, CO, USA dcoler@ieee.org th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) Lisbon Congress Centre, Lisbon, Portugal IEEE 31st International Conference on Data Engineering (ICDE) COEX, Seoul, Korea (South) IEEE 16th Annual Wireless and Microwave Technology Conference (WAMICON) Hilton Cocoa Beach Oceanfront, Cocoa Beach, FL, USA IEEE 8th International Conference on Software Testing, Verification and Validation (ICST) Congress Graz, Austria ppichler@ist.tugraz.at IEEE International Symposium on Technologies for Homeland Security (HST) Westin Hotel, Waltham, MA, USA IEEE International Conference on RFID (RFID) San Diego Convention Center, San Diego, CA, USA 2015.ieee-rfid.org IEEE 12th International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI 2015) New York Marriott at the Brooklyn Bridge, NY, USA ea179@columbia.edu st Annual Northeast Biomedical Engineering Conference (NEBEC) Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA IEEE Region 5 Annual Meeting IEEE Rural Electric Power Conference (REPC) InterContinental New Orleans, LA, USA Grove Park Inn Resort & Spa, NC, USA ICASSP IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP) Brisbane Convention & Exhibition Centre, Queensland, Australia Integrated Communication, Navigation, and Surveillance Conference (ICNS) Westin Washington Dulles, VA, USA IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS) Hyatt Regency Monterey Hotel & Spa, CA, USA th International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation Measurement Methods and their Applications (ANIMMA) Lisbon Congress Center, Lisboa, Portugal html th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering (NER) TBD, Paris, France International Conference on Computation of Power, Energy Information and Commuincation (ICCPEIC) Chennai, India th International Conference on Information Science and Technology (ICIST) Changsha City, Hubei Province, China 전자공학회지 _ 115

128 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE-IAS/PCA Cement Industry Conference Sheraton Centre Toronto, ON, Canada lnedli@cement.org International Conference on Cloud Computing (ICCC) Princess Nourah Bint Abdulrahman University, Riyadh, Saudi Arabia aaljuaid@pnu.edu.sa IEEE INFOCOM IEEE Conference on Computer Communications SHERATON HONG KONG HOTEL & TOWERS, Kowloon, Hong Kong infocom2015.ieee-infocom.org/ IEEE 33rd VLSI Test Symposium (VTS) Silverado Resort and Spa, CA, USA IEEE MTT-S International Conference on Microwaves for Intelligent Mobility (ICMIM) TBD, Germany International Symposium on VLSI Technology, Systems and Application (VLSI-TSA) The Ambassador Hotel, Hsinchu, Taiwan vlsitsa.itri.org.tw/2015/general/ IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC) Beijing International Convention Center, Beijing, China cie-china.org/ivec International Symposium on VLSI Design, Automation and Test (VLSI-DAT) The Ambassador Hotel, Hsinchu, Taiwan vlsidat.itri.org.tw/ nd International Conference on Telecommunications (ICT) Shangri-La Hotel, Sydney, Australia ict-2015.org/ th International Symposium on Programming and Systems (ISPS) University of Science and Technology Houari Boumediene, Algiers, Algeria IEEE Women in Engineering International Leadership Conference CA, USA 년 5 월 First International Forum on Disaster Strategic Planning and Management (IDSPM Forum) Hilton Hotel, Jeddah, Saudi Arabia goo.gl/qjithr IEEE 28th Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE) World Trade and Convention Centre, Canada IEEE International Particle Accelerator Conference (IPAC) TBD, Richmond, VA, USA turk@jlab.org th Annual SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference (ASMC) Hilton, Saratoga Springs, NY, USA IEEE 11th International Conference on Automatic Face & Gesture Recognition (FG 2015) Cankarjev dom - Congress Centre Ljubljana, Slovenia th IEEE Conference on Software Architecture (WICSA) Ecole de Technologie Supéieure de Montreél, QC, Canada wicsa2015.org th IEEE/ACM International Symposium on Cluster, Cloud and Grid Computing (CCGrid) TBD, Shenzhen, China cloud.siat.ac.cn/ccgrid2015/ th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE) University POLITEHNICA of Bucharest, Romania IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC) Coeur d'alene Resort, ID, USA hhess@uidaho.edu IEEE 27th International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD) Kowloon Shangri-La, Hong Kong IEEE Radar Conference (RadarCon) Crystal Gateway Marriott, Arlington, VA, USA patty@stbeventplanning.com IEEE Symposium on Product Compliance Engineering (ISPCE) TBD, Chicago, IL, USA IFIP/IEEE International Symposium on Integrated Network Management (IM) Ottawa Convention Centre (OCC), Ottawa, ON, Canada im2015.ieee-im.org INTERMAG IEEE International Magnetics Conference China National Convention Center, Beijing, China IEEE 81st Vehicular Technology Conference (VTC Spring) Glasgow, United Kingdom ieeevtc.org/vtc2015spring/ IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC) Palazzo dei Congressi, Pisa, Italy imtc.ieee-ims.org 116 _ The Magazine of the IEIE 116

129 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE Region 10 Symposium (TENSYMP) Courtyard Marriott, Ahmedabad, India th International Conference on Electronics Information and Emergency Communication (ICEIEC) Liang Jian, Beijing, China IEEE-USA Annual Meeting Milwaukee Hilton City Center, Milwaukee, WI, USA meier@msoe.edu IEEE/MTT-S International Microwave Symposium - MTT 2015 Phoenix Convention Center, Phoenix, AZ, USA v.nair@ieee.org IEEE/ACM 37th IEEE International Conference on Software Engineering (ICSE) Firenze Fiera Congress Center, Florence, Italy f.digiandomenico@isti.cnr.it IEEE International Memory Workshop (IMW) Hyatt Regency Hotel, Monterey, CA, USA sungyong.chung@sk.com IEEE Symposium on Security and Privacy (SP) Fairmont San Jose, CA, USA html th System of Systems Engineering Conference (SoSE) Hilton Palacio del Rio, San Antonio, TX, USA International Conference on Emerging Trends in Networks and Computer Communications (ETNCC) Poytechnic of Namibia, Windhoek, Namibia IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium (RFIC) Phoenix Convention Center, AZ, USA th Conference on PET/MR and SPECT/MR (PSMR) Hotel Hermitage, Italy agenda.infn.it/conferencedisplay. py?confid= st URSI Atlantic Radio Science Conference (URSI AT-RASC) ExpoMeloneras Convention Center, Gran Canaria, Spain r.stone@ieee.org IEEE International Interconnect Technology Conference and 2015 IEEE Materials for Advanced Metallization Conference (IITC/MAM) Minatec Campus, Grenoble, France OCEANS Genova Cotone Congressi Genova, Italy International Conference on Biometrics (ICB) TBD, Phuket, Thailand icb2015.org/ th Asia Pacific Optical Sensors Conference (APOS) Jeju Grand Hotel, Jeju, Korea (South) th ARFTG Microwave Measurement Conference (ARFTG) TBD, Phoenix, AZ, USA th Chinese Control and Decision Conference (CCDC) TBD, Qingdao, China IEEE International Conference on Plasma Sciences (ICOPS) Cornelia Diamond Resort, Antalya, Turkey edl@ece.unm.edu IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) Centro Cultural de Bele m Prac a do Impe rio, Lisbon, Portugal Joint IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectric (ISAF), International Symposium on Integrated Functionalities (ISIF), and Piezoelectric Force Microscopy Workshop (PFM) Matrix Building, Singapore TBD IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) Washington State Convention Center, Seattle, WA, USA icra2015.org IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS) Hyderabad International Convention Center, India nd Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems Concern CSRI Elektropribor, JSC, Saint Petersburg, Russia rd International Conference on Control, Engineering & Information Technology (CEIT) Auditorium, Univ. of Tlemcen, Algeria lat.univ-tlemcen.dz/ceit2015/index.php IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC) Sendai International Center, Japan th International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO) Grand Hotel Adriatic Convention Centre, Opatija, Croatia 전자공학회지 _ 117

130 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE 65th Electronic Components and Technology Conference (ECTC) Sheraton San Diego Hotel & Marina, San Diego, CA, USA Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC) The Grand Hotel, Taipei, Taiwan st International Conference on Telematics and Future Generation Networks (TAFGEN) Universiti Teknologi Malaysia Kuala Lumpur, Malaysia rd International Conference on Information and Communication Technology (ICoICT ) Sheraton Bali Kuta Resort, Indonesia th International Carpathian Control Conference (ICCC) University of Miskolc, Hungary th International Conference on Modeling, Simulation, and Applied Optimization (ICMSAO) Yildiz Technical University, Istanbul, Turkey International Conference on Advanced Robotics and Intelligent Systems (ARIS) National Taipei University of Technology, Taipei, Taiwan aris2015.ntut.edu.tw IEEE 26th Symposium on Fusion Engineering (SOFE) Hilton Austin, TX, USA allain@illinois.edu IEEE Canada International Humanitarian Technology Conference (IHTC) th Asian Control Conference (ASCC) Ottawa, ON, Canada Sutera Harbour Resort, Sabah, Malaysia sites.ieee.org/ihtc IEEE Pulsed Power Conference (PPC) Hilton Austin, TX, USA mtc@lanl.gov IEEE Canada International Humanitarian Technology Conference (IHTC) Ottawa, ON, Canada sites.ieee.org/ihtc 년 6 월 th IEEE/ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking and Parallel/ Distributed Computing (SNPD) TBD, Japan newconferences IEEE 9th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia (ICPE-ECCE Asia) Sheraton Grande Walkerhill, Seoul, Korea (South) th International Forum on Strategic Technology (IFOST) Grand Inna Kuta, Bali, Indonesia ifost.ulsan.ac.kr/ International Conference on Models and Technologies for Intelligent Transportation Systems (MT-ITS) TBD, Budapest, Hungary mt-its2015.bme.hu IEEE International Conference on Consumer Electronics- Taiwan (ICCE-TW) National Taiwan University of Science and Technology, Taipei City, Taiwan IEEE Electrical Insulation Conference Renaissance Seattle Hotel, WA, USA sites.ieee.org/eic/ IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) 2015 ICC IEEE International Conference on Communication Workshop (ICC) 2015 International Conference on Inorganic Scintillators and their Applications (SCINT) nd ACM/EDAC/IEEE Design Automation Conference (DAC) International Conference on Virtual Rehabilitation (ICVR) IEEE 11th International Conference on Power Electronics and Drive Systems 2015 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS) 2015 IEEE 15th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC) IEEE International Advance Computing Conference (IACC) ACM/IEEE 42nd Annual International Symposium on Computer Architecture (ISCA) IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT) Hynes Convention Center, Boston, MA, USA ExCel London, United Kingdom TBD, Berkeley, CA, USA Moscone Center, San Francisco, CA, USA Valencia Conference Centre, Valencia, Spain TBD, Sydney, Australia Denver Marriott Tech Center, Denver, CO, USA Faculty of Engineering, La Sapienza University, Rome, Italy BMS College of Engineering, Banglore, India Oregon Convention Center, Portland, OR, USA Hong Kong Convention and Exhibition Centre, Hong Kong mjones@merl.com j.z.wang@kent.ac.uk wwmoses@lbl.gov eeeic.eu iacc2015.com dtse@eecs.berkeley.edu 118 _ The Magazine of the IEIE 118

131 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE 42nd Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) Hyatt Regency New Orleans, LA, USA IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC) Adoba Hotel Dearborn, MI, USA th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO) Hotel Slovenska Plaza, Budva, Montenegro Silicon Nanoelectronics Workshop (SNW) Rega Royal Hotel Kyoto, Japan annex.jsap.or.jp/snw Symposium on VLSI Technology Rhiga Royal Hotel, Kyoto, Japan NAECON IEEE National Aerospace and Electronics Conference River Campus- University of Dayton, OH, USA International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV) Kitakyushu Convention Center, Kitakyushu, Japan cennser.org/iciev/ IEEE 10th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA) Crowne Plaza Auckland, New Zealand th International Conference on Recent Advances in Space Technologies (RAST) Harbiye Military Museum and Cultural Center, Istanbul, Turkey th Mediterranean Conference on Control and Automation (MED) Hotel Melia Costa del Sol, Spain Symposium on VLSI Circuits Rihga Royal Hotel, Kyoto, Japan th Iberian Conference on Information Systems and Technologies (CISTI) Universidade de Aveiro, Portugal TRANSDUCERS th International Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference Dena'ina Convention Center, Anchorage, AK, USA IEEE World Haptics Conference (WHC) TBD, Chicago or Evanston, IL, USA haptics2015.org th International Conference on Service Systems and Service Management (ICSSSM) Guangzhou, China iec.cnsba.com/index.html IEEE 6th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG) Hotel Pullmann Aachen Quellenhof, Aachen, Germany th Annual IEEE/IFIP International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN) TBD, Rio de Janeiro, Brazil IEEE International Conference on Engineering, Technology and Innovation/ International Technology Management Conference (ICE/ITMC) University of Ulster, Belfast, Ireland IEEE Electric Ship Technologies Symposium (ESTS) TBD, USA johnson@cec.sc.edu International Conference on Technological Advancements in Power and Energy (TAP Energy) Amrita University, Kollam, India tapenergy.amrita.ac.in th International Conference on Electrical Engineering/ Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON) Thailand th International Radar Symposium (IRS) th International Symposium on VLSI Design and Test (VDAT) The Westin Bellevue Hotel, Dresden, Germany Institute of Technology, Nirma University, Ahmedabad, India IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV) COEX, Seoul, Korea (South) Opto-Electronics and Communications Conference (OECC) IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME) 2015 IEEE 35th International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS) IEEE Eindhoven PowerTech Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China TorinoIncontra conference center, Torino, Italy Hilton Columbus Downtown, Columbus, OH, USA Eindhoven University of Technology, Eindhoven, Netherlands web.cse.ohio-state.edu/~yuanyu/icdcs/ powertech2015-eindhoven.tue.nl 119 전자공학회지 _ 119

132 The Magazine of the IEIE 특별회원사및후원사명단 회원명 대표자 주소 전화 홈페이지 국제종합측기 박재욱 서울시강남구역삼동 나노종합기술원 이재영 대전시유성구어은동 네이버 ( 주 ) 김상헌 경기도성남시분당구불정로 6 ( 정자동그린팩토리 ) 넥서스칩스 김덕명 서울시송파구가락본동 IT벤처타워서관 12층 넥스트칩 김경수 서울시강남구도곡동 ( 주 ) 넥스파시스템 이상준 서울시성동구자동차시장 1길 호 누리미디어 최순일 서울시마포구대흥동 다우인큐브 이예구 경기도용인시수지구죽전동 23-7 다우디지털스퀘어 대구테크노파크 송인섭 대구시달서구대천동 대덕G.D.S 유영훈 경기도안산시목래동 대덕전자 김영재 경기도안산시목래동 대성전기 이철우 경기도안산시단원구원시동 대전테크노파크 염홍철 대전시유성구탑립동 ( 주 ) 더즈텍 김태진 경기도안양시동안구학의로 292 금강펜테리움IT타워 A동 1061호 덴소풍성전자 김경섭 경남창원시성산구외동 동부하이텍 박용인 서울시강남구대치동 동아일렉콤 손성호 서울시중구남대문로5가 동운아나텍 김동철 서울시서초구서초동 아리랑타워 9층 라온텍 김보은 경기도성남시분당구정자동 만도 정몽원 경기도용인시기흥구고매동 문화방송 안광한 서울시영등포구여의도동 삼성전자 권오현 서울시서초구서초2동 삼성전자빌딩 삼성탈레스 변승완 경기도성남시분당구구미동 삼화콘덴서공업 황호진 경기도용인시처인구남사면북리 세미솔루션 이정원 경기도용인시기흥구영덕동 1029 흥덕U타워지식산업센터 세원텔레텍 김철동 경기도안양시동안구관양동 ( 주 ) 스카이크로스코리아 조영민 경기수원시영통구영통동 디지털엠파이어빌딩 C동 801호 대동 조명수 경기도안산시단원구원시동 실리콘마이터스 허염 서울시성동구행당1동한양대학교 HIT 418호 실리콘웍스 한대근 대전시유성구탑립동 ( 주 ) 쏠리드 정준 경기도성남시분당구삼평동쏠리드스페이스 아나패스 이경호 서울시구로구구로동 신세계아이앤씨디지털센타 6층 아바고테크놀로지스 전성민 서울시서초구양재동 아이닉스 황정현 경기도수원시영통구영통동 아이에이 김동진 서울송파구송파대로 22길 안리쓰코퍼레이션 오사무나가타 서울시강남구역삼1동 현죽빌딩 8층 에디텍 정영교 서울시구로구구로동 에스넷시스템 윤상화 서울강남구삼성동 141( 성원빌딩 10층 ) 에스엘 이충곤 경북경산시진량읍신상리 _ The Magazine of the IEIE 120

133 회원명 대표자 주소 전화 홈페이지 유라코퍼레이션 엄병윤 경기도성남시분당구삼평동 유텔 김호동 경기도군포시당정동 이노피아테크 장만호 경기도성남시중원구상대원동 금강펜테리움 IT타워 이디 박용후 경기도성남시중원구상대원동보통길 이지테크 강현웅 서울시양천구신정4동 전자부품연구원 김경원 경기도성남시분당구야탑동 지에스인스트루먼트 육희수 인천시남구주안동 지엠테스트 고상현 충남천안시서북구직산읍군서리 충북테크노파크 남창현 충북청원군오창읍연구단지로 현대오트론 박상규 경기도성남시분당구판교로 344 엠텍IT타워 케이던스코리아 신용석 경기도성남시분당구금곡동 현대케피코 박상규 경기도군포시당정동 코아리버 배종홍 서울시송파구가락본동 78번지 IT벤처타워서관 11층 콘티넨탈오토모티브시스템선우현 경기도성남시분당구판교역로 220 솔리드스페이스빌딩 텔레칩스 이장규 서울시송파구신천동 7-20 루터회관 티에이치엔 채석 대구시달서구갈산동 티엘아이 김달수 경기도성남시분당구야탑동 파인벤처빌딩 페어차일드코리아반도체 김귀남 경기도부천시원미구도당동 SK 하이닉스 박성욱 경기도이천시부발읍아미리산 한국멘토그래픽스 ( 유 ) 양영인 서울시강남구삼성동무역센타빌딩 21층 한국애질런트테크놀로지스 김승렬 서울시영등포구여의도동 한국인터넷진흥원 이기주 서울시송파구중대로 한국전기연구원 김호용 경남창원시성주동 한국전자통신연구원 김흥남 대전시유성구가정동 한국정보통신기술협회 임차식 경기도성남시분당구서현동 한라비스테온공조 박용환 대전시대덕구신일동 한백전자 진수춘 대전시유성구궁동 현대로템 한규환 경기도의왕시삼동 현대모비스 정명철 서울시강남구역삼1동 서울인터내셔널타워 현대엠엔소프트 유영수 서울시용산구원효로4가 현대자동차그룹 양웅철 경기도화성시장덕동 휴먼칩스 손민희 서울시송파구가락본동 10 신도빌딩 휴인스 송태훈 경기도성남시분당구수내동 16-3 코포모빌딩 히로세코리아 이상엽 경기시흥시정왕동희망공원로 FCI 한상우 경기도성남시분당구판교로 255번길 35( 삼평동 ) 실리콘파크 B동 7층 I&C테크놀로지 박창일 서울시송파구가락동 78 IT벤처타워동관 18층 KT 황창규 경기도성남시분당구정자동 LDT 김철호 충남천안시서북구두정동 538 M프라자 3층 LG전자 구본준 서울시영등포구여의도동 LIG 넥스원 이효구 서울시강남구역삼동 838 푸르덴셜타워 10층 RadioPulse 왕성호 서울시강동구성내동 SK Telecom 하성민 서울시중구을지로2가 11 SK-T-Tower 전자공학회지 _ 121

134 The Magazine of the IEIE 단체회원명단 회원명 주소 전화 홈페이지 가톨릭대중앙도서관 경기부천시원미구역곡2동산 가톨릭상지대학도서관 경북안동시율세동 강릉대도서관 강원강릉시지변동산1 강원관광대도서관 강원태백시황지동 강원대도서관 강원춘천시효자2동 경동대도서관 강원고성군토성면봉포리산 경주대도서관 경북경주시효현동산 건국대도서관 서울성동구모진동 건양대중앙도서관 충남논산시내동산 경기대중앙도서관 경기수원시팔달구이의동산 경기공업대도서관 경기시흥시정왕동시화공단3가 경남대중앙도서관 경남마산시월영동 경도대도서관 경북예천군예천읍청복리 경북대도서관 대구북구산격동 경북대전자공학과 대구북구산격동 경운대벽강중앙도서관 경북구미시산동면인덕리 경일대도서관 경북경산군하양읍부호리 경산대도서관 경북경산시점촌동산75 경상대도서관 경남진주시가좌동 경성대도서관 부산남구대연동 경희대학교 중앙도서관경기용인시기흥구서천동1번지 고려대과학도서관 서울성북구안암동5가1번지 고려대서창캠퍼스도서관 충남연기군조치원읍서창동208 고속도로정보통신공단 경기용인기흥읍공세리 공군사관학교도서관 충북청원군남일면쌍수리사서함 공군전투발전단무기체계실 충남논산군두마면부남리사서함 호 , 5281 공주대도서관 충남공주시신관동 광명하안도서관 경기광명시하안2동 광운대도서관 서울노원구월계동 ~2 국민대성곡도서관 서울성북구정릉동 김포대학도서관 경기김포시월곶면포내리산 국방대학교도서관 서울은평구수색동 국방제9125부대 서울중앙우체국사서함932호 국방품질관리연구소정보관리실 서울청량리우체국사서함 276호 국방과학연구소서울자료실 서울송파구송파우체국사서함132호 방위사업청 서울용산구용산2가동7번지 극동대학교도서관 충북음성군감곡면왕장리산 금강대학교도서관 충남논산시상월면대명리 LG정밀 ( 주 ) 제2공장자료실 경기오산시가수동 (318) _ The Magazine of the IEIE 122