자율주행, 데이터센터 등 AI반도체 제조 핵심 소재기술로 사용

 

국내 연구진이 최첨단 반도체 개발의 키를 쥐고 있는 패키징(Packaging) 분야의 핵심원천 신소재 기술개발에 성공했다.

 

한국전자통신연구원(ETRI)은 자체 보유한 나노 소재기술을 이용해 세계최초로 반도체 공정에 꼭 필요한 신소재를 개발해 냈다. 특히 본 기술은 기존 일본이 보유한 기술 대비 95% 전력 절감이 가능한 획기적인 반도체 칩렛 패키징 기술이다.

 

공정단계도 기존 9단계를 3단계로 대폭 줄였다. 연구진이 개발한 95% 절전 첨단 반도체 칩렛 패키징 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.

 

기존기술로는 칩렛 집적기술이 요구하는 수십 마이크로미터(㎛) 크기의 칩간 연결통로라 할 수 있는 접합부의 세척 불가능, 상온에서 접합의 필요성 등이 적용하기 어렵다는 단점도 있었다.

 

하지만, 연구진은 독자적으로 개발해낸 나노소재 설계기술과 나노신소재를 활용해 20여년 핵심원천기술 연구 끝에 기술 확보에 성공했다.

 

연구진이 개발에 성공한 핵심 신소재는 고분자 필름으로 만들었다. 10~20㎛두께의 에폭시 계열 소재에 환원제 등이 첨가된 나노소재이다.

 

본 소재에 레이저를 쏘면 반도체 후공정(패키징)의 단계에서 세척, 건조, 도포, 경화 등에 이르는 전 단계를 해결한다. 따라서 ETRI가 개발에 성공한 본 나노 신소재는 소재가 갖는 특수성으로 인해 반도체 후공정에 필요한 접합소재 역할과 각 단계에 이르는 소재 특징을 갖고 있는 셈이다.

 

ETRI 연구진은 첨단 칩렛 집적과 마이크로 LED 전사·접합 공정에 적용해 기술의 확장성과 응용성을 확대할 예정이다. 해당 기술은 향후 반도체 디스플레이 업체가 필요로 하는 저전력·친환경 공법에 본 기술이 해답을 제공할 수 있을 것이다.

 

ETRI 이일민 창의원천연구본부장은 “최근 ESG 경영이 반도체 디스플레이 업계의 화두이고 산업계에 친화적인 저전력 신공법을 누가 먼저 개발하느냐가 사활이 걸린 문제로 본 기술은 파급효과가 매우 큰 기술이다”고 말했다.

 

ETRI은 그간 일본 소재와 장비 기술에 대한 의존도가 높았던 첨단 반도체 패키징, 마이크로 LED 디스플레이 분야에서 독자 기술을 개발해냈다는 사실을 강조했다. 더불어 앞으로 기술 격차를 좁혀가며 저전력, 친환경 등 새로운 시장에서의 원천 기술 상용화를 위해 노력하겠다고 밝혔다.