▲왼쪽부터 LG화학 한지호 책임, 이광주 연구위원, 김정학 책임.
LG화학이 개발한 박막형 고탄성 반도체 접착소재(DAF)가 2022년 13주 차 IR52 장영실상을 수상했다. DAF는 반도체 패키지 조립공정용 접착소재로, LG화학 제품은 초박형 웨이퍼에 파손이 발생하는 것을 막아 초박형 칩 적용을 가능하게 했다. 

5G와 인공지능(AI), 자율주행 등 기술이 급격히 발전하며 고성능·대용량 반도체 수요 또한 증가하고 있다. 특히 차세대 메모리 제품의 고속·대용량화를 위해서는 박막 칩을 여러 단계로 적층하는 구조가 필수적이다. 그러나 칩 두께가 얇아질수록 강도가 저하되고, 공정 과정에서 칩이 휘거나 파손이 생기는 등 불량률이 높아진다. 

연구팀은 문제를 해결하기 위해 고민하던 중 '책받침'을 떠올렸다. 책받침을 얇은 종이 밑에 받치면 종이에 구멍이 뚫리지 않았던 것처럼 얇은 웨이퍼 아랫면을 단단한 접착소재로 보강하면 더욱 공정을 잘 견딜 수 있겠다는 발상이다. 



실제 기술 개발까지는 어려운 점도 있었다. 낮은 온도에서는 접착소재가 부드럽게 흘러 틈을 잘 메우고, 공정이 진행되는 150도 수준 고온에서는 충분히 소재가 튼튼해져 웨이퍼를 뒷받침할 수 있어야 했기 때문이다. 일반적으로 소재의 탄성을 높이는 방법을 사용하면 접착력이 떨어져 새로운 기술을 개발해야 했다. 

이광주 LG화학 반도체소재사업담당 연구위원은 "소재를 단지 강하게만 하는 것은 쉽다. 낮은 온도에서는 잘 흐르고 고온에서는 웨이퍼에 강성을 더하는 역할을 해줘야 했다"고 설명했다. 이어 "다른 접착소재에 비해 수십 배 튼튼한 소재를 부단한 연구 끝에 개발할 수 있었다"고 전했다. 

LG화학의 박막형 고탄성 DAF는 2020년 8월부터 고객사에 단독 공급 소재로 선정됐다. 현재까지 박막형 고탄성 접착소재를 개발한 곳은 전 세계에서 LG화학이 유일하다. 시장을 새로 개척하고 있는 셈이다. 시장점유율도 100%다. 향후 5G 시대가 열리면 모바일 제품이 더욱 얇아짐에 따라 낸드와 모바일 D램까지 박막형 고탄성 DAF의 활용 폭이 넓어질 것으로 예상된다. 이 연구위원은 "이번 개발로 더 많은 웨이퍼 패키징 공정이 가능해져 국내 반도체 업체의 경쟁력 강화에 조금이라도 도움이 되었으면 한다"고 밝혔다. 





주최 : 과학기술정보통신부 

주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회 

[정희영 기자]
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