[KMEPS 패키징 포럼]“하이브리드 본딩·RDL·FC-BGA 대응 미래 소재 혁신 시급”

2023년 첨단 패키징 기술 미래포럼이 'CHIPS ACT, HIR, ECTC 리뷰를 통한 이종집적 시대 대응 반도체 패키징 생존전략'을 주제로 24일 서울 강남구 포스코타워 역삼에서 열렸다. 이광주 LG화학 연구위원이 '글로벌 소재 기업의 첨단 패키징 기술 동향 분석'을 주제로 발표하고 있다. (사진=한국마이크로전자및패키징학회)

“첨단 반도체 패키징 기술 역량은 지속적인 소재 혁신에서 시작됩니다. 기존 기술을 대체할 수 있는 하이브리드 본딩 등 차세대 패키징 소재 개발이 시급합니다”

이광주 LG화학 연구위원은 차세대 패키징 기술을 관통하는 키워드로 △하이브리드 본딩 △재배선(RDL) △플립칩-볼그리드어레이(FC-BGA) 를 제시했다. 각 기술별 업계 당면 과제를 소재 관점에서 풀었다.

하이브리드 본딩은 구리와 구리 접합으로 반도체를 직접 연결하는 차세대 패키징 기술이다. 인공지능(AI) 칩, 고성능 컴퓨팅(HPC) 제품 출시 영향으로 주목받고 있다. 하이브리드 본딩 분야에서는 유전층 표면의 평탄도 향상, 이물 최소화, 표면 활성화가 중요하다.

이 연구위원은 “하이브리드 본딩에서는 웨이퍼 절단 시 실리콘 옥사이드 유전층에서 분진이 많이 발생한다”며 “감광성 폴리이미드 소재를 비롯한 다양한 폴리머 소재를 적용, 본딩 접착력과 이물 저항력을 강화하는 방안이 제시된다”고 밝혔다.

RDL은 반도체의 전기적 연결을 의미하는 뜻으로 성능과 목적에 따라 다양한 소재 연구개발이 진행되고 있다.

이 위원은 칩 미세화를 위한 RDL 소재로 감광성 유전 소재 필요성을 강조했다. 그는 “해상도와 신뢰성이 뛰어난 감광성 폴리머 소재 개발이 RDL 분야의 과제”라고 설명했다.

현재 RDL은 섭씨 200~250 공정 온도에 맞춘 소재가 주로 사용되는데, 향후 RDL 신뢰성을 높이려면 200도 이하로 낮아져야 한다고 설명했다. 신소재로는 저온에 유리한 폴리이미드와 변성 PPE 등이 언급됐다.

이 위원은 “FC-BGA를 이용해 고속전송 기술을 구현하려면 '빌드업 필름'도 중요하다”고 강조했다. 빌드업 필름은 기판 두께 축소와 집적 회로 간격을 줄이기 위해 회로 형성시 강한 접착력을 가진 패키징 핵심 소재다. 이 위원은 “빌드업 필름은 일본 소재업체 아지노모토가 생산 중으로 이를 대체하기 위한 소재 개발이 다방면에서 진행되고 있다”고 전했다.

이호길 기자 eagles@etnews.com