MJKim Group
화학공학/고분자공학부 김명준
MJKim Group은 전기화학 및 나노소재 분야를 선도하는 연구실로, 반도체 금속화와 금속 나노구조 성장, 그리고 에너지 전환 및 저장 전기화학 시스템 개발에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 전해 도금 공정의 근본적인 메커니즘을 규명하고, 첨단 반도체 소자 및 전자기기의 금속 배선 신뢰성 향상과 생산성 증대를 목표로 다양한 연구를 수행하고 있습니다.
특히, 구리 및 구리-은 합금의 슈퍼필링, TSV 및 마이크로비아 등 고종횡비 구조 내 결함 없는 금속 충진, 첨가제의 표면 흡착 및 경쟁적 작용, 펄스 및 펄스-리버스 전해 도금 등 다양한 공정 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업 현장에서 요구되는 고속, 고품질, 저저항 금속 배선 공정 개발로 이어지며, 관련 특허 및 기술이전, 국내외 학술지 및 학회 발표 등으로 그 우수성을 인정받고 있습니다.
또한, 금속 나노구조의 성장 메커니즘을 전기화학적 단결정 분석, 실시간 계측, 이론적 시뮬레이션을 통해 체계적으로 규명하고 있습니다. 이를 바탕으로, 금속 나노와이어, 나노플레이트, 나노튜브 등 다양한 구조의 나노소재를 합성하고, 이들을 활용한 고효율 전기화학 촉매, 에너지 저장/전환용 전극, 3차원 다공성 전극 개발에 집중하고 있습니다.
에너지 및 환경 분야에서는 수전해 수소생산, 이산화탄소 전기화학적 환원, 아연 이차전지 등 차세대 전기화학 시스템의 소재 및 공정 혁신을 이끌고 있습니다. 머신러닝 기반 전기화학 분석, 실시간 반응 모니터링, 유기/무기 첨가제의 표면제어 등 첨단 융합기술을 접목하여, 실용화 및 상용화에 기여하고 있습니다.
이와 같은 연구는 국내외 산학협력, 정부과제, 특허 출원 및 기술이전 등으로 이어지며, 전기화학 기반 신소재 및 공정기술의 발전을 선도하고 있습니다. MJKim Group은 앞으로도 전기화학과 나노소재 분야의 혁신적 연구를 통해 미래 산업과 사회에 기여할 것입니다.
Machine Learning in Electrochemistry
Electrochemical Water Splitting
Zn Aqueous Battery
반도체 금속화 및 전해 도금 기술
본 연구실은 반도체 소자 내 금속 배선 형성을 위한 전해 도금 및 금속화 기술을 중점적으로 연구하고 있습니다. 전해 도금 공정은 미세화되는 반도체 소자의 고집적화와 신뢰성 향상을 위해 필수적인 기술로, 구리(Cu) 및 구리-은(Cu-Ag) 합금의 슈퍼필링(superfilling) 메커니즘, 유기 및 무기 첨가제의 표면 흡착 거동, 그리고 패턴 구조 내 결함 없는 금속 충진을 실현하는 공정 최적화에 대한 심도 깊은 연구가 이루어지고 있습니다.
특히, 다양한 첨가제(가속제, 감속제, 평탄제 등)의 역할과 상호작용을 전기화학적 분석 및 실시간 계측기법을 통해 규명하고, 이를 바탕으로 TSV(Through Silicon Via), 마이크로비아, 트렌치 등 고종횡비 구조에서의 결함 없는 금속 충진을 구현하고 있습니다. 또한, 펄스 및 펄스-리버스 전해 도금, 전기화학적 표면처리, 새로운 평탄제 및 레벨러의 개발 등 첨단 공정 기술을 선도적으로 적용하여, 차세대 반도체 패키지 및 전자소자용 금속 배선의 신뢰성과 생산성을 동시에 향상시키고 있습니다.
이러한 연구는 실제 산업 현장에서 요구되는 고속, 고품질, 저저항 금속 배선 공정 개발로 이어지며, 관련 특허 및 기술이전, 국내외 학술지 및 학회 발표 등으로 그 우수성을 인정받고 있습니다. 나아가, 전해 도금 기반의 신소재 개발 및 공정 자동화, 분석기술 고도화 등 다양한 응용 분야로 연구가 확장되고 있습니다.
금속 나노구조 성장 메커니즘 및 에너지 전환/저장 전기화학 시스템
금속 나노구조의 성장 메커니즘 규명과 이를 활용한 에너지 전환 및 저장용 전기화학 시스템 개발도 연구실의 핵심 분야입니다. 용액상에서의 금속 나노구조(나노와이어, 나노튜브, 나노플레이트 등) 성장 과정에서 첨가제, 표면 활성제, 이온종의 흡착 및 탈착, 결정면 선택적 성장 등 미세한 반응 메커니즘을 전기화학적 단결정 분석, 실시간 계측, 이론적 시뮬레이션을 통해 체계적으로 규명하고 있습니다.
이러한 기초 연구를 바탕으로, 금속 나노구조를 이용한 고효율 전기화학 촉매, 고성능 전극 소재, 3차원 다공성 전극(나노와이어 펠트 등) 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 수전해 수소생산, 이산화탄소 전기화학적 환원, 아연 이차전지 등 에너지 전환 및 저장 시스템에서 금속 나노구조의 구조-성능 상관관계를 밝히고, 전극의 내구성, 반응성, 전기전도성 향상을 위한 소재 및 공정 혁신을 이루고 있습니다.
이와 더불어, 머신러닝 기반 전기화학 분석, 유기/무기 첨가제의 표면제어, 실시간 반응 모니터링 등 첨단 융합기술을 접목하여, 차세대 에너지 및 환경 전기화학 시스템의 상용화에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 국제적 학술지 게재, 특허 출원, 산학협력 프로젝트 등 다양한 성과로 이어지고 있습니다.
1
Additives for Improving the Cycliability of Zn Anodes
Hana, Jiwoo
KIC NEWS, 2024
2
Degradation of bis(3-sulfopropyl) disulfide and its influence on copper electrodeposition for feature filling
Seunghoe Choe, Myung Jun Kim, Hoe Chul Kim, Sung Ki Cho, Sang Hyun Ahn, Soo-Kil Kim, Jae Jeong Kim
J. Electrochem. Soc., 2013
3
Real-time observation of Cu electroless deposition: Effect of EDTA on removing of Cu oxide and adsorption of formaldehyde
Taeho Lim, Kyung Ju Park, Myung Jun Kim, Hyo-Chol Koo, Kwang Hwan Kim, Seunghoe Choe, Jae Jeong Kim
J. Electrochem. Soc., 2013
1
전기화학을 이용한 금속 나노크리스탈의 성장 메커니즘 규명(1/3)
2
TSV 고속 충진용 구리 도금 소재 개발 (1/4)
3
High Aspect Ratio 미세 via 증착 기술
