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㈜에피솔루션은 경기도 양자-반도체 융합 지원사업에 선정되어, 양자산업의 핵심 부품으로 꼽히는 InGaAs 기반 단일광자 검출기(SPAD)용 에피웨이퍼 국산화에 본격 착수했다. 이번 연구의 핵심은 3인치급 대구경 SPAD 에피웨이퍼 제작이다. 에피솔루션은 자체 보유한 MOCVD 기반 성장 기술과 소자 제작 경험을 바탕으로, 에피구조 설계부터 칩 공정, 측정 및 신뢰성 평가까지 전 과정을 독자적으로 수행한다. 단순히 소재를 만드는 것을 넘어, 글로벌 최고 수준의 성능을 갖춘 시제품을 완성하는 것이 목표다.

[연구동기]
국내 양자·광산업은 여전히 핵심 소재 수입 의존도가 100%에 달한다. 특히 InGaAs SPAD용 에피웨이퍼는 군사용 및 자율주행용 수요가 급증하고 있음에도 해외 기업이 독점 공급하고 있어 공급망 불안과 기술 유출 위험이 상존한다. 에피솔루션은 이러한 사업적 리스크를 해소하고, 동시에 자체 축적한 MOCVD 기반 성장 기술과 APD 개발 경험을 토대로 기술적 한계 돌파에 나섰다. 국산화는 단순 대체가 아니라, 해외 선진사와 어깨를 나란히 하는 성능과 가격 경쟁력을 확보해 국내외 시장을 선점하는 관문이 될 전망이다.

[연구목표]
이번 과제의 최종 목표는 세계 최고 수준의 물성 특성을 갖춘 3인치 InGaAs SPAD 에피웨이퍼를 제작하고, 이를 기반으로 한 칩 및 패키지 시제품을 완성하는 것이다.

• 격자 정합도 ±500 arcsec, background 도핑 1×10¹⁵ cm⁻³ 이하 달성
• 전자이동도 8000 cm²/V·s 이상, 표면거칠기 1nm 이하 구현
• Geiger Mode Gain 10⁴ 이상 확보

이를 통해 1550nm 파장대역에서 0.8 A/W 이상의 고감도·저잡음 검출기를 구현한다.

[연구내용]
연구는 설계와 성장, 공정, 평가까지 단계별로 치밀하게 진행된다.에피솔루션은 TCAD 시뮬레이션으로 최적화된 에피 구조를 도출하고, MOCVD 성장 공정을 통해 고순도의 InGaAs 흡수층을 확보한다. 이어 Zn 확산 공정, 표면 보호막 형성, 오믹 전극 기술을 최적화하여 칩 단위에서 최고의 성능을 구현한다.또한 자체적으로 구축한 측정 셋업을 활용해 암전류·광전류 특성, 1550nm 파장 반응도, Geiger 모드 특성을 종합적으로 평가하고, 데이터 기반 신뢰성 분석을 통해 장기적 안정성까지 보장할 계획이다.