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(대구=연합뉴스) 최현석 기자 = 지난 19일 대구광역시 서대구역에서 남쪽으로 약 30분간 차를 달려 도착한 달성군 현풍읍 대구경북과학기술원(DGIST).
'DGiST' 영문 로고가 새겨진 둥근 조형물이 있는 정문에서 도보로 15분 더 걸어 올라가면 국내 대학 연구용 팹(Fab·반도체 제조시설) 중 최고를 자부하는 '차세대반도체융합연구소'가 나타났다.



DGIST 차세대반도체융합연구소 [촬영 최현석]


이 연구소는 대학 반도체 분야 인프라를 집적해 교수, 연구원 기간이자율 , 대학원생 등 대내외 연구자와 기업 관계자들이 공동 활용할 수 있도록 하고 있다.
연구소는 전용면적 4천431㎡(1천342평) 규모의 지상 3층 건물로, 국내 대학 연구용 팹 중 유일하게 독립적인 단독 건물에서 반도체 설계와 공정, 분석 작업이 모두 진행할 수 있다.
이명재 소장과 연구원, 기술원 등 32명이 근무하는 경기도 창업자금 연구소는 클린룸(Clean Room)과 분석실, CUB(중앙 유틸리티 빌딩) 시설로 이뤄져 있다.



서브팹 [촬영 최현석]


외부 계단을 이용해 연구소로 들어가니 2층 클린룸과 연결됐다.
클린룸은 아파트 전세 반도체 공정장비가 위치한 공간으로 먼지를 제거한 청정실이다. 클린룸의 클래스 등급은 1㎡당 먼지 입자 100~1천개 미만을 뜻하는 '클래스 100~1천' 수준이었다.
위층 필터공간(Hepa-filter)에서 공기 중 미세 입자나 유해 물질을 제거해주는 덕분에 반도체 제품의 불량을 줄이고 고품질 제품 생산이 가능하다. 1층 서브팹(Sub. 저금리상품 FAB) 내 가스공급라인과 칠러, 펌프 등 각종 부가장치도 반도체 공정에 필수 시설이다.



클린룸 [촬영 최현석]


DGIST 클린룸은 포토존, 금속룸, 식각존, 박막룸 등으로 구성돼 있었다.
6인 dormitory 지 웨이퍼 제작을 위한 첫 공정이 이뤄지는 포토존은 형광등 색상 탓에 내부가 노랗게 보여 '옐로 존'으로도 불렸다. 감광액(PR)이 노란색 파장의 빛에 반응하지 않는 점을 이용해 가시광선 영향을 최소화하기 위해 포토존 전체에 노란색 조명이 사용되기 때문이다.



포토존 [촬영 최현석]


클린룸과 연결된 882㎡(267평) 규모의 분석실에서는 초고분해능 투과전자현미경(UHR FE-TEM)과 원자단층현미경(Atom probe tomography), 다기능 집속이온빔(Multi-Mode Focused Ion Beam) 등 50여 종의 분석 장비를 볼 수 있었다.
이들 장비를 통해 반도체 공정 후 공정 평가 및 불량 분석이 진행될 수 있도록 지원한다.
DGIST 팹은 6인치(지름 150㎜) 실리콘 웨이퍼의 전 공정(full process)이 가능해 웨이퍼 단위 소자도 제작할 수 있으며 350㎚ 정밀도를 가지고 있다. 350㎚는 현재 삼성전자 등 글로벌 기업의 공정 수준(7㎚, 5㎚, 3㎚)에 비해서는 크지만 공정 기술은 유사하기 때문에 반도체 이론과 실습을 통한 기본 교육과 연구가 가능하다.
상보형 금속 산화막 반도체(CMOS) 제작을 위한 표준 공정을 갖추고 있어 CMOS 전 공정이 가능한 대학 팹인 점도 연구소의 강점으로 꼽힌다.



다기능 집속이온빔 [촬영 최현석]


이는 CMOS가 제작되고 동작이 가능한 수준의 신뢰성 있는 팹이라는 점과 반도체 연구 실험이 실제 소작 제작과 상용화 가능한 웨이퍼 단위까지 나아갈 수 있는 연구 지원이 이뤄진다는 점에서 의미가 있다. CMOS는 빈 웨이퍼에서 소자 제작까지 150여 스텝(Steps·단계)의 단위공정이 진행되고 3-4개월 시간이 소요된다.
DGIST처럼 반도체 설계, 공정, 분석 관련 집적화된 시설을 통해 연구자들과 학생들이 반도체 설계와 공정, 분석 역량을 모두 갖추도록 지원하는 대학은 국내에서는 극히 드물며 외국 유수 대학에도 뒤지지 않는다.
DGIST의 반도체 설계 교육은 학생, 대학원생, 연구원들이 삼성, 대만 TSMC 같은 '파운더리 기업'뿐 아니라 애플, 앤비디아 등 '팹리스 기업'으로 진출할 역량을 갖출 수 있도록 돕는다.
DGIST 차세대반도체융합연구소 이봉호 첨단융합분석팀장은 "학교에서 팹을 가지고 (작업)하는 것이 굉장히 드문 케이스인데, 스탠퍼드대보다 팹이 더 좋다"며 "우리나라 반도체 강국이어서 그쪽으로 열심히 하고 있다"고 말했다.



반도체 설계실 [촬영 최현석]


다만 DGIST 팹이 향후 양자 등 첨단 미래 기술까지 지원하려면 연구 장비 투자와 교체를 통해 8인치 이상 크기 웨이퍼와 150㎚ 수준의 공정이 이뤄질 수 있도록 예산 투자가 필요한 상황이다. 스탠퍼드대는 현재 대만 TSMC와 연계해 연구실 확장을 진행 중이다.
DGIST는 시스템 반도체 인프라 구축을 위해 기업 공유형 반도체 팹인 D-팹을 2028년 건립할 계획이다. 8인치 기반 센서 파운드리 공정이 이뤄질 D-팹은 6인치 기반 반도체 소자가 제작되는 기존 R&D 팹과 함께 DGIST의 3대 미래 전략 분야 중 하나인 '퀀텀 센싱'(양자 지각) 연구를 위한 인프라로도 활용된다.
이 팀장은 "우리나라의 경우 단편 기술에 집중하는 경향이 있는데 융합적 인재 양성이라는 DGIST의 모토에 맞게 반도체 설계·공정·분석 역량을 갖춘 통합적 인재 창출에 힘쓰고 있다"며 "향후 D-FAB이 완공된다면 기존 DGIST 팹에서 연구·개발한 소자, 센서 등을 8인치 기반에서 시제품·시작품 등을 제작해 양산으로 이어질 수 있는 역량을 갖추게 된다"고 강조했다.



DGIST 차세대반도체융합연구소 이봉호 첨단융합분석팀장 [촬영 최현석]


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