▲ 히타치제작소가 만든 SiC-CMOS 집적 회로 프로토 타입.

히타치제작소가 고온과 방사선에 강한 CMOS 집적회로를 개발했다. 자동차산업분야와 원자력발전·항공우주 산업등 열악한 환경에서 센싱 데이터의 신호처리를 도울 전망이다.

주식회사 히타치 제작소는 고온 및 방사선 내성이 우수한 탄화규소(SiC)로 CMOS(SiC-CMOS) 집적 회로 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

현재 센싱 데이터의 신호 처리는 주로 실리콘을 이용한 CMOS 집적 회로가 사용되어 고온과 방사선에 영향을 받기가 쉬웠다. 거친환경이나 고온 방사선을 차폐하는 구조, 장거리 전송에 따른 데이터의 열화, 설치 환경의 제한 등 문제가 있었다.

이에 히타치는 고온 및 방사선 내성이 우수한 SiC를 이용해 가혹한 환경에서의 안정적인 신호 처리를 가능하게하는 SiC-CMOS 집적 회로 기술을 개발했다.

집적 회로의 기본 요소 인 CMOS는 n형 MOS p형 MOS로 구성돼지만, SiC를 이용한 p형 MOS 내용은 n형 MOS에 비해 데이터 처리 성능이 낮은 등 이유로 개발이 진행되고 있지 않았다.

히타치는 전력 반도체 사업에서 축적 된 SiC에 불순물 주입 및 열처리 가공 기술을 활용해 데이터 처리 성능이 높은 p형 MOS 개발 및 신호 처리 집적 회로에 적용했다.

또한 방사선에 대한 저항력을 향상시키기 위해 집적 회로를 전기적으로 보호하는 절연막에 방사선의 영향을 완화하는 보호 전극을 삽입 한 장치 구조를 채용했다.

이 기술을 이용하여 센서로부터의 신호를 증폭 처리하는 연산 증폭기 SiC-CMOS에서 시작했는데, 요구되는 신호 처리 성능을 유지하면서 30kGy까지 정상 동작하는 방사선 내성 확인 했다.

히타치는 “이것은 종래 사용되는 실리콘 연산 증폭기의 100배에 해당하는 성능으로 원자력 발전과 항공 우주 산업에서의 이용이 기대된다”며 “향후 고온과 높은 방사선 등 열악한 환경에 대응한 시스템을 구축하고 사회 인프라 시스템의 고신뢰 화에 기여할 것”이라 밝혔다.

한편, 이번 성과는 17일부터 22일까지 미국 워싱턴 DC에서 개최되는 국제 회의 ICSCRM (International Conference on Silicon Carbide and Related Materials)에서 발표 할 예정이다.