소프트에피, 세계 최초 365㎚ 플립칩 UV LED 양산

소프트에피가 365㎚ 플립칩 자외선(UV) LED 양산에 성공했다. 경기도 광주시에 위치한 소프트에피에서 연구원이 신뢰성 테스트를 하고 있다. 광주(경기)=김동욱기자 gphoto@etnews.com
<소프트에피가 365㎚ 플립칩 자외선(UV) LED 양산에 성공했다. 경기도 광주시에 위치한 소프트에피에서 연구원이 신뢰성 테스트를 하고 있다. 광주(경기)=김동욱기자 gphoto@etnews.com>

중소기업 소프트에피가 세계 최초로 365나노미터(㎚) 플립칩 자외선(UV) 발광다이오드(LED)를 개발, 양산에 들어갔다. 365나노미터 자외선(UV)은 노광기, 경화기 등 고부가 가치 제품에 쓰인다.

소프트에피(대표 황성민)는 기존의 수직형이 아닌 플립칩 방식으로 365㎚ 자외선 LED를 만들 수 있는 알루미늄질화갈륨(AlGaN) 템플릿 기반의 에피웨이퍼 양산을 시작했다고 1일 밝혔다.

황성민 대표는 “그동안 365㎚ 파장 LED 칩은 수평형, 플립칩 방식으로는 상용화되지 못했다”면서 “플립칩, 수평형 방식은 추가 공정이 필요한 수직형과 달리 기존 설비를 활용해 UV LED 칩 양산이 가능하다”고 소개했다.

소프트에피, 세계 최초 365㎚ 플립칩 UV LED 양산

소프트에피는 광주 한국광기술원 팹에 유기금속화학증착(MOCVD) 장비 두 대를 운용하고 있다. 생산 능력은 월 2인치 에피웨이퍼 기준 2000장이다. 소프트에피는 올해에 100억원이 넘는 매출을 올릴 것으로 기대하고 있다. 지난해 매출 10억원에서 열 배 성장하는 셈이다.

상용화한 365㎚ UV LED는 모두 수직형 방식을 사용했다. 수직형 LED칩은 플립칩, 수평형 방식에 사파이어 기판을 떼어내는 공정이 추가된다. 두께가 얇아져 신뢰성과 수율면에서 수평형, 플립칩보다 떨어진다.

범용 LED는 수평형과 플립칩 방식을 사용하고, 수직형은 현재 365~380㎚ UV LED칩 등 특정 파장대 설계에 쓰인다. 365㎚ 파장 수직형 UV LED 단가는 수평형 블루 LED보다 약 40배 비싸다.

365나노미터 UV는 노광기, 경화기 등에 쓰인다. 수은 램프 사용이 주류인 시장이다. LED업계는 효율과 신뢰성이 높은 LED가 빠르게 조명 시장을 대체한 것처럼 UV 시장에서 LED 사용이 빠르게 늘 것으로 보고 있다.

프랑스 시장조사업체 욜 디벨로프먼트에 따르면 2015년 1400억원인 UV LED 시장은 2021년 1조1700억원으로 8배 확대된다. 21%인 UV 조명 시장 점유율은 같은 기간에 52%로 상승, LED가 UV 시장 주류로 떠오를 것으로 예측했다.

수평형, 플립칩 방식으로 365㎚ UV LED를 만들지 못한 이유는 질화갈륨 밴드갭 에너지 때문이다. 질화갈륨 밴드갭 에너지는 3.4eV다. 파장으로 환산하면 365㎚로, 약 380㎚ 이하 자외선을 질화갈륨이 흡수해 LED칩 효율을 급격히 떨어뜨린다. 웨이퍼에서 사파이어 기판과 GaN 템플릿을 떼어내는 수직형만이 365㎚ UV LED 칩 양산에 적용됐다.

질화갈륨(GaN) 템플릿으로는 365나노미터대에서 효율이 급전직하하므로 수평형이나 플립칩으로 365나노미터 UV LED를 만들기 어렵다.
<질화갈륨(GaN) 템플릿으로는 365나노미터대에서 효율이 급전직하하므로 수평형이나 플립칩으로 365나노미터 UV LED를 만들기 어렵다.>

소프트에피는 알루미늄질화갈륨(AlGaN)으로 템플릿을 만드는 데 성공했다. AlGaN(7%)은 밴드갭 에너지가 약 350㎚다. 세계 최초로 수평형, 플립칩 방식으로 365나노미터 자외선 LED칩을 만들 수 있게 됐다.

365나노미터 UV LED 두가지 생산 방식. 1수직형 LED 2알루미늄질화갈륨(AlGaN) 템플릿 기반 에피웨이퍼.
<365나노미터 UV LED 두가지 생산 방식. 1수직형 LED 2알루미늄질화갈륨(AlGaN) 템플릿 기반 에피웨이퍼.>

황 대표는 “AlGaN 템플릿은 계면을 매끄럽게 만드는 게 그동안 난제였다”면서 “365㎚뿐만 아니라 320㎚까지 내려갈 수 있는 AlGaN 템플릿 에피웨이퍼 기반 기술”이라고 설명했다.

소프트에피는 상반기에 320~360㎚ 파장대 UV LED 양산용 AlGaN 템플릿 에피웨이퍼를 양산할 계획이다. 알루미늄원소 비율이 높을수록 AlGaN 밴드갭 에너지가 커진다. 에너지와 파장은 반비례한다. 알루미늄 원소 비율을 높이면 더 낮은 파장대 UV LED 생산이 가능해진다.

이종준기자 1964winter@etnews.com