ETRI, 일본 기술 대비 95% 전력 절감한 반도체 패키징 기술 개발

ETRI 연구진이 반도체 공정을 살펴보는 모습./ETRI

국내 연구진이 반도체 패키징 분야의 핵심원천 신소재 기술 개발에 성공했다. 향후 자율주행, 데이터센터 등 고성능이 필요한 AI반도체 제조의 핵심 소재기술로 사용될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 28일 자체 보유한 나노 소재기술을 이용해 반도체 공정에 필요한 신소재를 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 기존 일본이 보유한 기술 대비 95% 전력 절감이 가능한 반도체 칩렛 패키징 기술이다.

연구진이 개발한 기술은 반도체 웨이퍼에 연구원이 개발한 신소재인 비전도성 필름(NCF)을 붙인 후 타일처럼 생긴 칩렛에 면 레이저를 조사(照射)해 경화하는 총 3단계로 이뤄진다. 그동안 반도체 업계에서는 첨단 반도체 패키징 공정에 주로 일본 소재를 사용해 왔다. 하지만 공정이 총 9단계를 거치는 등 복잡하고 다양한 장비가 사용되며 높은 전력소모, 청정실 유지비용, 유해물질 배출 등이 큰 단점이었다. 기존기술로는 칩렛 집적기술이 요구하는 수십 마이크로미터(㎛) 크기의 칩간 연결통로라 할 수 있는 접합부의 세척 불가능, 상온에서 접합의 필요성 등이 적용하기 어렵다는 단점도 있었다.

반도체 공정 모습./ETRI

연구팀이 개발한 기술은 자체 보유한 나노소재 설계기술과 나노신소재를 활용했다. 개발한 공정은 첨단 반도체 웨이퍼 기판에 개발한 나노 신소재를 적용한 후 다양한 웨이퍼에서 제작된 칩렛으로 타일을 만들어 1초 정도의 면 레이저를 쏘아서 접합 공정을 완성하고 후경화 공정으로 완료된다. 연구진이 개발한 기술은 공정이 간단해 전체 생산라인을 기존 20미터(m)이상을 4미터로 즉, 20%로 줄일 수 있다. 질소 가스도 필요 없어 유해물질이 발생하지 않는 장점도 있다.

미국의 마이크로 LED 관련 스타트업은 물론 첨단 반도체 분야의 세계적인 파운드리 회사가 공정성과 신뢰성 평가를 진행하고 있어 향후 우수 평가시 3년 내 상용화가 가능할 것으로 전망하고 있다. ETRI는 향후 반도체 디스플레이 업체가 필요로 하는 저전력·친환경 공법에 이 기술을 적용할 수 있을 것으로 기대한다.