[디지털데일리 한주엽기자] 오는 2016년이면 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn) 등을 화합(O)한 산화물반도체, 즉 옥사이드(Oxide)가 비정질실리콘(a-Si)과 다결정실리콘을 누르고 디스플레이 패널의 핵심 부품인 박막트랜지스터(TFT)의 주류 재료로 부상할 것이라는 전망이 나왔다.

15일 시장조사업체 디스플레이서치는 2016년 업계의 옥사이드 및 다결정실리콘(LTPS 공정) TFT의 생산능력을 각각 1900만평방미터, 1800만평방미터로 예측했다. 올해 다결정실리콘 TFT의 생산능력 예측치는 900만평방미터로 옥사이드(350만평방미터)보다 앞서지만, 옥사이드의 비중은 점진적으로 높아져 2016년에는 다결정실리콘보다 생산량이 많아질 것이라는 전망이다.

디스플레이 패널 업체들이 기존 비정질실리콘(a-Si)이 아닌 옥사이드나 다결정실리콘의 비중을 확대하는 이유는 이들 TFT 재료의 전자이동도가 높기 때문이다. 고해상도를 구현하려면 높은 전자이동도가 필수적이다. 전류 구동 방식인 유기발광다이오드(OLED)도 높은 전자 이동도를 필요로 한다.

전자이동도가 가장 높은 재료는 다결정실리콘이다. 다결정실리콘은 초당, 전압당 전자의 이동거리가 100cm2/Vs로 a-Si 대비 100배 이상 빠르다. 현재 상용화된 옥사이드 TFT의 경우 전자이동도가 10cm2/Vs로 a-Si 대비 10배 이상 빠르다.

옥사이드 TFT가 각광받는 이유는 경제성 때문이다. 기존 비정질실리콘 장비를 대부분 그대로 활용할 수 있어 초기 투자 비용이 저렴하다. 다결정실리콘 TFT 공정은 8개의 마스크 공정을 거쳐야 하지만 옥사이드는 6~7개로 단위 시간당 생산량에서도 차이를 나타낸다(비정질실리콘은 4번). 이는 곧 원가 차이가 크게 날 수 있다는 뜻이다. 현재 옥사이드의 사양으로도 충분히 고해상도 액정표시장치(LCD)나 OLED 디스플레이를 생산할 수 있기 때문에 대부분의 디스플레이 패널 업체들이 옥사이드 TFT 공정을 도입할 계획을 갖고 있다.

옥사이드는 다결정실리콘 대비 전자이동도가 낮지만, 연구개발(R&D)을 통해 점진적으로 그 차이를 좁혀갈 것이라는 분석도 나온다. 학계에선 옥사이드로 구현할 수 있는 최대 전자이동도는 80cm2/Vs인 것으로 보고 있다.

그러나 여러 재료를 화합한 옥사이드는 그 특성이 아직 정확하게 밝혀지지 않아 양산 수율을 확보하는 데 대부분의 업체들이 난항을 겪고 있다. LCD에선 샤프가, OLED에선 LG디스플레이만이 옥사이드 TFT의 상용화에 성공했을 뿐이다. LTPS의 경우 원가 측면에서 옥사이드보다 불리하지만 이미 검증된 기술로 ‘안정적 양산’이 가능하다는 것이 상대적 장점이다.

찰스 애니스 디스플레이서치 부사장은 “옥사이드 TFT를 안정적으로 양산하기 위해 최적화된 설계 및 공정 기술을 확보하는 것이 업계의 도전과제”라며 “안정적 양산 기술을 확보한 LTPS는 여전히 많은 비중을 차지하겠지만, 옥사이드는 LCD와 더불어 OLED 분야에도 폭넓게 적용될 TFT이므로 결국 시장의 주류가 될 것”이라고 설명했다.

<한주엽 기자>powerusr@ddaily.co.kr