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국내 연구진, 반도체 신소재 개발로 공정 단계 9개→3개로 대폭 단축
국내 연구진이 반도체 신소재를 개발하여 공정 단계를 9개에서 3개로 줄이는 데 성공했습니다. 이 신소재 개발은 레이저를 활용한 것으로, 일본이 보유한 기술에 비해 전력을 95% 절감할 수 있는 기술입니다. 이 기술은 향후 자율주행, 데이터센터 등 고성능 AI(인공지능) 반도체 제조에 활용될 것으로 전망됩니다.

28일 과학계에 따르면 한국전자통신연구원(ETRI) 연구팀은 반도체 패키징 분야 핵심 원천 신소재를 개발하는 데 성공했습니다. 반도체 패키징은 후공정에 해당하는 기술로, 전공정에서 웨이퍼로 제작된 집적회로 소자를 개별 분리하여 모듈로 제작하는 단계입니다.

지금까지 반도체 업계에서는 첨단 반도체 패키징 공정에 일본 소재를 사용해왔습니다. 하지만 이 공정은 총 9단계를 거쳐야 하며 복잡한 장비도 필요했습니다. 이로 인해 높은 전력 소모, 반도체 클린룸 유지비용, 유해물질 배출 등의 단점이 있었습니다.

글로벌 기업들인 TSMC(대만반도체회사), 인텔, 삼성전자 등은 현재 수나노미터 고밀도 칩 개발에 주력하고 있지만, 기존 기술로는 칩렛 집적 기술이 요구하는 수십 마이크로미터 크기의 칩 연결통로인 접합부의 세척이 불가능하거나 상온에서 접합이 필요한 등의 한계가 있었습니다.

우리나라 ETRI 연구팀은 20여 년간의 핵심 원천기술 연구 끝에 반도체 칩렛 패키징 기술을 개발해냈습니다. 칩렛은 조각 칩을 의미하며, 고성능 칩을 기능별로 분리하여 작게 제조함으로써 수율을 증가시켜 첨단 반도체 제조 비용을 낮추는 기술입니다.

개발한 공정은 첨단 반도체 웨이퍼 기판에 개발한 나노 신소재를 적용합니다. 그 후 다양한 웨이퍼에서 제작된 칩렛으로 타일을 만들고 1초간 레이저를 쏘아 접합 공정을 완성한 뒤 후경화 공정을 거칩니다. 이를 통해 공정 단계를 크게 단축하고 비용을 절감할 수 있습니다. 이러한 기술은 향후 자율주행, 데이터센터 등 고성능 AI 반도체의 제조에 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다.

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