나노 소자 회로, 도장 찍듯 쉽고 싸게 만든다

기계연, 접착제 필요 없는 화학흡착 나노전사 기반 제조 기술 개발

나노광소자 회로를 도장 찍듯 쉽고 싸게 새기는 기술이 개발됐다. 

한국기계연구원(원장 박상진)은 접착제를 쓰지 않아 저가로 나노광소자를 대량 생산할 수 있는 화학흡착 나노전사기반 제조 기술을 개발했다고 17일 밝혔다. 

이번에 개발한 화학흡착 나노전사 공정은 나노구조체가 패터닝된 유연 나노스탬프에 20㎚ 두께의 금을 증착하고 5bar와 160-200℃라는 특정 압력 및 온도조건으로 기판에 압력을 가하면 발생하는 화학흡착 현상을 이용했다. 화학흡착이 발생할 때 금 박막과 기판 사이에 접착력이 생겨 나노스탬프의 금 박막이 기판에 전사된다.

지금까지는 구조체와 기판을 접착제로 연결했기 때문에 반드시 고가의 건식 식각 공정이 필요했다. 하지만 기계연의 새 기술을 활용하면 비용이 적게 드는 습식 금속 화학 식각(MAC 식각) 공정으로 생산 가능하다. MAC 식각 공정은 금과 같은 금속 촉매를 이용한 습식 화학식각 공정으로, 식각 용액에 담긴 기판과 금속 촉매 간 산화환원 반응으로 기판이 식각된다.

접착제가 필요 없는 화학흡착 나노전사기반 나노광소자 대량 제조기술 실험 결과 (자료=기계연)

연구에 참여한 김문호 싱가포르 난양공대 교수는 "대면적의 균일한 미세 반도체 구조물을 저비용으로 웨이퍼의 전면에 제작했다"며 "불량을 최소화하면서 대량의 소자를 균일하게 제작할 수 있는 원천 기술을 확보했다"고 말했다.

정준호 기계연 전략조정본부장은 "향후 후속 연구를 통해 나노LED, 나노태양전지, 차세대 배터리의 대량 제조기술을 개발할 계획"이라고 말했다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부 파동에너지극한제어연구단 '극한물성시스템 제조플랫폼 기술' 과제의 지원을 받았다. 연구 성과는 학술지 'ACS나노'에 발표됐다.