전자통신연, 반도체 칩렛 패키징 기술 개발…세계 최초

일본 기술 대비 95% 절전 가능

세계 최초 ETRI 개발 신소재 적용 95% 절전 첨단 반도체 칩렛 패키징 공정.(ETRI 제공)/뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 일본이 보유한 기존 기술 대비 95% 절전 가능한 반도체 패키징기술을 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 자체 보유한 나노 소재기술을 이용해 반도체 칩렛 패키징 기술을 세계 최초 개발했다고 28일 밝혔다.

이 기술은 기존에 일본이 보유한 기술 대비 95% 전력 절감 가능하다. 연구팀은 공정단계도 기존 9단계를 3단계로 대폭 줄였다.

연구팀은 자체 보유한 나노소재 설계기술과 나노신소재를 활용해 20여년 핵심원천기술 연구 끝에 95% 절전 첨단 반도체 칩렛 패키징 기술을 독자 개발했다.

이 기술은 반도체 웨이퍼에 연구원이 개발한 신소재인 비전도성 필름 필름(NCF)을 붙인 후 타일처럼 생긴 칩렛에 면 레이저를 조사(照射)해 경화하는 총 3단계로 이뤄진다.

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.

95% 절전 첨단 반도체 칩렛 패키징 공정용 신소재.(ETRI 제공)/뉴스1

이 핵심 신소재는 고분자 필름으로 만들었다. 이는 10~20㎛두께의 에폭시 계열 소재에 환원제 등이 첨가된 나노소재다.

이 소재에 레이저를 쏘면 반도체 후공정(패키징)의 단계에서 세척, 건조, 도포, 경화 등에 이르는 전 단계를 해결한다.

이 기술은 공정이 간단해 전체 생산라인을 기존 20m를 4m로 줄일 수 있다. 질소 가스도 필요 없어 유해물질이 발생하지 않는다.

특히 고정밀 공정을 개발하기 위해 세계 최초로 상온(25도)에서 집적 공정이 가능하다는 것이 특징이다.

기존 공정들은 모두 스테이지 온도를 100도로 가열해 전력 소모는 물론 열팽창으로 인한 오차 증가, 신뢰성 저하의 문제를 가지고 있었다.

기술은 미국의 마이크로 LED 관련 스타트업은 물론 첨단 반도체 분야의 세계적인 파운드리 회사가 공정성과 신뢰성 평가를 진행하고 있어 향후 우수 평가 시 3년 내 상용화가 가능할 것으로 전망하고 있다.

이일민 ETRI 창의원천연구본부장은 “최근 ESG 경영이 반도체 디스플레이 업계의 화두이고 산업계에 친화적인 저전력 신공법을 누가 먼저 개발하느냐가 사활이 걸린 문제"라며 "개발한 기술은 파급효과가 매우 큰 기술"이라고 말했다.

최광성 ETRI 실장은 “그간 첨단 반도체 패키징과 마이크로 LED 디스플레이 분야는 일본 소재와 장비 기술에 대한 의존도가 높았다"며 "기술 격차가 커서 자립화가 쉽지 않은 상황이었는데 저전력·친환경이라는 새로운 시장의 요구에 연구진의 성과가 답해 원천기술의 상용화가 기대된다"고 했다.

이번 연구 성과는 세계 최대 디스플레이 학회 '2023 SID 디스플레이 위크'에서 최신 기술 논문으로 선정됐고 세계 최대 첨단 반도체 패키징 학회 '2023 IEEE ECTC' 학술대회서 발표돼 우수성을 인정받았다.

memory4444444@news1.kr