학회소식

THE MICROELECTRONICS AND PACKAGING SOCIETY

[조선비즈] 반도체 패키징 공정 9→3단계 확 줄인 新소재 나왔다 - ETRI 저탄소집적기술창의연구실 (최광성 실장)

  • 작성일자

    2023-07-28 12:33
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ETRI 저탄소집적기술창의연구실 연구진

한국전자통신연구원(ETRI)은 반도체 패키징 공정에서 저전력, 친환경을 구현할 수 있는 신소재를 개발했다고 밝혔다. 9단계에 달하는 기존 패키징 공정을 3단계까지 줄일 전망이다./한국전자통신연구원
국내 연구진이 반도체 칩과 소자를 외부 충격에서 보호하기 위해 포장하는 데 사용하는 패키징용 신소재를 개발했다. 레이저를 이용해 간단히 반도체 패키징을 끝낼 수 있어 반도체 생산 공정을 간소화하고 유해물질 배출을 줄이는데 효과적이라는 평가가 나온다.

최광성 한국전자통신연구원(ETRI) 저탄소집적기술창의연구실장 연구진은 28일 나노소재를 이용해 반도체 패키징 공정을 3분의 1로 줄이는 신소재를 개발했다고 28일 밝혔다.

패키징은 반도체 생산 공정 중 마지막 단계로 칩과 소자를 외부 충격으로부터 보호하는 포장을 하는 과정이다. 최근에는 반도체가 고성능화되면서 단순히 보호 기능뿐 아니라 냉각 효율, 데이터 전송 속도를 높이는 패키징 기술의 중요성도 커지고 있다.

최근 반도체 패키징에는 일본에서 생산하는 에폭시 소재가 주로 활용되고 있다. 그러나 일본 소재를 사용하면 9단계의 복잡한 공정을 거쳐야 하고 높은 전력 소모, 유해물질 배출 같은 단점이 지적되고 있다.

최근에는 여러 기능의 칩을 하나로 만드는 패키징 기술인 ‘칩렛’이 도입되면서 새로운 패키징 소재에 대한 필요성도 커지고 있다. 칩렛은 하나의 칩에 여러 기능을 담은 반도체를 넣는 ‘시스템 온 칩(SOC)’ 기술과 달리 각 칩을 별도로 만든 후 패키징으로 합치는 방식이다. 에너지 효율이 높고 고성능 반도체를 만들기 쉬워 최근 산업계에서 큰 주목을 받고 있다. 글로벌 시장조사기관인 욜 디벨롭먼트에 따르면 2027년 칩렛 패키징 관련 시장규모는 239억달러(약 30조7000억원)에 달할 전망이다.


ETRI 연구진은 나노소재를 이용해 칩렛 패키지용 고분자 필름을 개발했다. 에폭시 소재에 환원제를 넣어 만들어진 이 소재를 이용하면 반도체 패키징 공정을 기존 9단계에서 3단계로 줄일 수 있다. 반도체 웨이퍼 기판에 고분자 필름을 씌운 후 칩렛을 만들고 레이저를 쏴 붙이는 방식이다. 기존 패키징 공정에 필수 요소였던 세척, 건조, 도포, 경화가 동시에 이뤄져 반도체 생산 비용을 크게 줄일 것으로 전망된다.

실제 반도체 공정에 신소재를 도입하면 20m에 이르는 기존 패키징 라인을 20% 수준인 5m로 줄일 수 있을 것으로 기대를 모은다. 또 웨이퍼에서 분리한 칩을 보드에 붙인 후 잘라 쓰는 방식에서 칩렛을 웨이퍼 기판에 타일처럼 찍어 붙이는 것도 가능해져 생산 방식도 개선할 수 있다.

연구진은 디스플레이, 반도체 분야의 기업과 함께 신뢰성 평가를 통해 3년 이내로 상용화가 가능할 것으로 기대하고 있다.

최 실장은 ”그동안 첨단 반도체 패키징과 마이크로 LED 디스플레이 분야는 일본 소재와 장비 기술에 대한 의존도가 높았다”며 “저전력, 친환경이라는 새로운 시장의 요구에 부합하는 기술을 개발해 원천 기술의 상용화를 통환 자립화가 기대된다”고 말했다.

출처: 조선비즈 https://n.news.naver.com/mnews/article/366/0000920329?sid=105

이병철 기자 alwaysame@chosunbiz.com