▲ 프라운호퍼에서 개발한 300°C 내열성을 가진 0.35㎛크기의 칩.

독일 연구진이 300°C에서 정상 작동하는 소형 마이크로칩을 개발했다.

독일 Duisburg에 있는 프라운호퍼 실험실 마이크로전자 회로 및 시스템 IMS의 과학자들은 고온 SOI CMOS 공정을 사용해 내열성 0.35㎛ 크기의 소형칩을 만들었다.

IMS 연구진이 개발한 마이크로칩은 0.35㎛의 크기로 고온에서 사용할 수 있다. 단열재 위에 놓인 실리콘 SOI에 트랜지스터를 단열해줄 단열층을 넣어 만들어졌다. 이 단열재는 칩에게 가는 온도 영향을 줄이고 누전을 방지한다. 온도가 높은 곳에서는 원치 않는 방향으로 전기가 흘러가는 누전현상이 자주 발생하게 된다.

연구진은 텅스텐(W)을 칩에 사용했는데 이는 일반적으로 사용되는 알루미늄(Al)보다 온도에 덜 민감해 칩의 수명을 높여 주기도 한다.

이 칩은 주로 지열발전이나 석유채굴을 할 때 어느 지역이 경제적으로 시추할 가치가 있는지 알려주는 최첨단 장비의 부품으로 쓰인다.

지구 표면에서 4~6Km 깊이만 들어가도 150~200°C로 열에 민감한 센서들은 지구 깊이 파고들수록 200°C를 넘는 고온 지대와 마주해 열적 한계에 부딪혀왔다.

기존의 반도체 칩(CMOS)도 250°C까지 사용 가능했지만 성능과 신뢰성이 급격하게 낮아져 시행착오가 많이 발생했다. 이에 마이크로전자기기들을 냉각시키는 등 칩과 노동력 낭비가 심했던 것이다.

센서의 성능은 크기와 밀접한 관계가 있어 고온에서 견딜 수 있는 칩은 1㎛ 크기로 매우 크고 작은 부품이면 성능에 한계를 가지는 경우가 많았다.

개발된 칩은 크기가 작아 지열 에너지, 천연가스 혹은 오일 생산 응용분야 뿐만 아니라 항공분야에도 적용될 수 있다. 터빈 엔진에 센서를 부착해 작동 상태를 관찰함으로써 터빈의 효율성을 높여 제트 연료를 절약하는 것이다.

Holger Kappert 프라운호퍼 실험실 IMS 고온 전자기기 부서의 책임자는 “시험결과가 좋아 올해 하반기에는 조립 칩을 제공할 수 있을 것” 이라며 “300°C 이상에서도 아무 문제없이 작동하는, 소형 마이크로 칩이 다양한 산업에 응용되기를 바란다”고 전했다.