■둥관시중자(中镓)반도체과학기술유한회사 질화갈륨 반도체 기판 재료 생산 작ㅇ버장. 피방문 기업에서 사진 제공
일전 둥관시중자반도체과학기술유한회사(아래 중자)에서 알아본 데 따르면 이 기업이 개발에 참여한 ‘질화물 반도체 부조화 이형증착 기술 프로젝트’는 2018년 국가기술발명상을 수상했다. 해당 연구를 통해 산업화된 질화물 반도체 재료는 제3대 반도체에 포함되며 중자는 국내 제3대 반도체 기술과 산업화의 선행자이다.
“기업은 질화갈룸 반도체의 산업화 기술 개발 및 규모화 생산을 실현했다.”장궈이(张国义) 중자 회장의 소개에 따르면 중자는 국내 첫 질화갈륨 기판 재료 및 반도체 설비를 생산기지이며 우리 나라 질화갈륨 반도체 단결정 기판 업종의 공백을 메웠다. 이는 둥관시가 LED 산업체인과 전자 출력 소자 등 세분 영역에서 독특한 산업 기술을 형성하게 했다.
국내 첫 전문적인 질화갈륨 기판 재료 생산 라인 건설
사람의 키만큼 높은 연마NC공작기계 위에서 기계손 하나가4인치 크기의 원형 질화갈륨 단결정 기판을 잡아 돌리고 있다. 연, 마, 버핑 등 여러 프로세스 가공을 걸쳐 이런 한장 또 한장의 질화 갈륨 단결정 기판이 제작된다……이것이 바로 중자의 질화갈륨 기판 재료 생산라인이다.
장궈이의 소개에 따르면 질화갈륨 단결정체는 고효율 자외,블루, 그린 발광 다이오드와 레이저로 제작될 수 있으며 형광 분말을 첨가해 백광 LED로 탈변해 인류가 현재까지 사용해온 조명 시스템을 대체할 수 있다. 사람들은 아직까지 천연 질화갈륨 결정체 재료의 존재를 발견하지 못했다. 이는 실험실에서만 얻을 수 있다. 그러나 장기간 질화갈륨 단결정 제작이 어려워 대규모 산업화 응용이 줄곧 이뤄지지 못했다.
“일찌기 1992년부터 우리는 베이징대학에서 질화갈륨 재료 연구를 시작했다.”장궈이는 이같이 떠올렸다. 2009년, 베이징에서 둥관을 찾아 중자를 창립했다. 그때 당시 중자의 작업장은 완공 전이였다. 광전기 과학기술 성과 전환에 대한 열정으로 그는 팀과 함께 남았다. 사실 2009년 둥관에 착지한 중자반도체는 그때 당시 국내에서 유일하게 LED 상유 기판 생산에 종사하는 기업이였다. 기업에서 생산한 질화갈륨 기판 제품은 제3대 반도체 산업 체인의 원천 관건 재료에 속했다. 중자반도체 본부는 치스에 위치해 있다. 장궈이와 ‘팀원’들은 그때 당시 현지 정부의 ‘특별 우대’를 받기도 했다.
노력은 뜻이 있는 사람을 저버리지 않는다고 개발팀의 노력 아래 중자는 선후로 국내 첫갈래 질화갈륨 기판 재료 생산라인과 도형화 사파이어 기판 재료 생산라인을 구축했다. 그뒤로 도형 기판 기술을 기반으로 중투(中图)를 설립해 PSS 기판 생산에 주력했고 세계 최대의 PSS 기판 규모화 생산 기업으로 거듭났다.“현재 기업은 이미 국내 첫번째 전문적인 질화갈륨 기판 재료 생산라인을 구축했고 두께가 1100미크론에 달하는 질화갈륨 자체 지탱 기판 재료를 생산, 물론 안정적으로 생산할 수 있게 됐다.”장궈이의 말이다.
국제 선진 기술 반도체 세분 시장 선점
10년간의 특허 기술 누적 및 제품 레이아웃을 거쳐 중자는반도체 기판 재료 핵심 장비 기술, 재료 생장 기술, 성능 지표, 소형 LED 디스플레이 기술 등 면에서 일련의 중대한 성과를 이룩했다.“중자가 자주 지적소유권을 보유하고 자체 개발해 규모화로 생산한 설비는 국제 최고 생산력 설비의 2배이며 국내의 3배이다.”장궈이는 최근 3년간 기업의 영업수입이 연속 배가되고 있으며 대규모 수출을 실현했다고 전했다.
미래 시장에 대해 장궈이는 가장 먼저 게를 먹는 사람이 되려는 뜻을 세웠다. “중자는 향후 기판, 0.5미크론 LED, 레이저 맨눈 3D 디스플레이, 5G 주파수 출력건 등 기술 개발과 산업화에 주력할 계획이다.”장궈이는 레이저 3D 디스플레이 면에서 고품질, 저원가 질화갈륨 단결정 기판은 중자 특유의 우세라며 기업은 레이저 재료 생산, 주요 부품 생산, 레이저 패키징 등 면에서 산업화 방향으로 발전할 계획이라고 밝혔다. 그는 이는 베이징대학, 베이징둥관광전기연구원과의 협력을 더한층 강화할 것을 필요로 하고 있으며 영역의 용두기업들을 둘러싸고 상하유 산업 체인 통합을 진행하며 글로벌 산업 배치를 실행해야 할 것을 필요로 하고 있다고 밝혔다.
“현재 중자의 질화갈륨 단결정 기판, 소형 LED 칩은 규모화 양산 기초를 갖췄다. 중징반도체회사를 통해 소형 LED의 산업화 진척에 박차를 가할 계획이다. 즉 질화갈륨 복합 기판을 기반으로 소형 LED의 외연, 칩 기술을 전폭적으로 발전시키고 신형 디스플레이 모듈 방향으로 발전하며 협력하고 있는 국제 대기업이 업종 바런 과정에 필요한 기술 수요에 협조해 향후 5년내 기업의 최대 주요 업무를 확장 및 형성할 예정이다.”장궈이의 자신감에 찬 말이다.
명사 해석
질화갈륨의 분자식은 GaN，영문 이름은 Gallium nitride이며 질소와 갈륨의 화합물이다. 일종의 직접천이（direct bandgap）반도체이다. 1990년부터 발광 다이오드에 사용하고 있다. 이 화합물의 구조는 섬유아연석과 흡사하며 경도가 아주 높다. 질화갈륨의 에너지 밴드갭은 아주 넓으며 3.4전자볼트에 달한다. 고출력, 고속 광전기 부품에 사용할 수 있다. 예를 들어 질과갈륨은 자색빛의 레이저 다이오드에 사용할 수 있으며 다이오드 펌프 고체 상태 레이저（Diode-pumped solid-state laser）를 사용하지 않는 조건에서 자색빛（405nm）의 레이저를 생성할 수 있다.
출처: 둥관 타임 DG
