디일렉 '어드밴스드 반도체 패키지 혁신 공정 콘퍼런스'서 발표
기존 DAF 대비 두께 줄인 박막형 고탄성 DAF 개발 완료
2021년 낸드에 양산 적용...올해부터는 모바일 D램향 본격 양산
이광주 LG화학 연구위원이 지난 12일 '2023 어드밴스드 반도체 패키지 혁신 공정 콘퍼런스'에서 발표하고 있다. <사진=장경윤 기자>
LG화학이 반도체 패키징 소재인 박막형 고탄성 DAF(다이접착필름)을 낸드플래시에 이어 D램 공정에도 공급했다. 글로벌 반도체 기업의 모바일 D램향 제품도 올해 본격 양산하기 시작한 것으로 파악됐다. 박막형 고탄성 DAF는 LG화학이 세계 최초로 개발한 것으로, 반도체 칩 다이와 기판을 붙일 때 활용된다.
이광주 LG화학 연구위원은 지난 12일 서울 코엑스에서 《디일렉》 주최로 열린 '2023 어드밴스드 반도체 패키지 혁신 공정 콘퍼런스'에서 고성능 DAF 개발 현황에 대해 밝혔다.
DAF는 일종의 접착제다. 반도체 칩 다이(Die) 밑면에 부착돼 칩과 칩, 칩과 기판이 서로 접착되도록 만드는 패키징용 소재로, 언더필 역할도 한다. 언더필은 반도체 칩 다이와 기판 간 전기가 통하는 구 형태 범프(bump) 사이사이 빈 공간을 채우는 재료로 절연 및 방열 역할을 한다.
DAF는 칩의 '신뢰성'을 높이기 위해 주요 반도체 기업들이 사용한다. 기판 위에 올려진 칩들이 견고하게 붙어있지 않으면 다이싱, 와이어본딩 등의 패키징 과정에서 칩이 훼손되거나 휘는(워피지) 현상이 발생하게 된다. 그런데 최근 메모리 디바이스의 고성능화, 고용량화 추세에 따라 같은 공간 내에 더 많은 칩을 스태킹해야 할 필요성이 대두됐다. 이에 칩두께는 점차 얇아지면서 공정 중 칩파손 발생율도 급격하게 높아지고 있다. 때문에 DAF에 요구 되는 두께도 점차 얇아 지는 추세다.
LG화학은 개발한 고탄성 DAF는 이런 문제점을 해결했다. 고탄성 DAF는 기존 제품 대비 강직성이 높아, 얇은 두께로도 칩의 결함 가능성을 줄일 수 있다. 또한 DAF는 두께가 얇을수록 열저항을 낮추는 데 유리하다. 열저항이 낮으면 방열 성능이 좋아진다.
LG화학은 고탄성 DAF를 그간 낸드플래시 공정용으로 공급해왔다. 5 마이크로미터 두께의 고탄성 DAF를 개발해 2021년부터 국내 주요 반도체 기업에 공급하기 시작했다. 한발 더 나아가 올해부터는 10마이크로미터 두께의 고탄성 DAF를 모바일 D램향으로도 양산하기 시작했다.
차세대 고탄성 DAF 개발도 이미 진행 중이다. 낸드용은 두께를 3마이크로미터까지 줄인 제품을, 모바일 D램용은 열처리 성능을 더 높인 제품 개발을 추진하고 있다.
이광주 연구위원은 "낸드용의 경우 열저항을 더 낮추기 위해 DAF 두께를 얇게 구현할 것"이라며 "모바일 D램용은 현실적으로 두께를 더 얇게 만들기가 불가능해, 대신 열처리 성능을 높이는 방식으로 추진하려 한다"고 설명했다.
한편, '2023 어드밴스드 반도체 패키지 혁신 공정 콘퍼런스'는 전자부품 전문미디어 디일렉과 전자부품 지식 채널 와이일렉이 공동 개최한 행사다. 반도체 산업에서 점차 중요성이 높아지고 있는 첨단 패키지 소재·공정 기술의 현황을 짚고자 마련됐다. 삼성전자, SK하이닉스, 스태츠칩팩코리아, 엠코테크놀로지코리아, LG화학, 내일테크놀로지, 헨켈, 엠케이전자, 티에스이, 테라온, 케이던스코리아 등 패키징 분야의 주요 기업들이 참여했다.
패키징은 가공을 마친 웨이퍼를 칩 형태로 자르고 포장하는 후공정 기술이다. 회로의 선폭을 미세화하는 전공정 기술이 점차 한계에 다다르면서, 업계는 전공정을 대신해 반도체 성능과 효율성을 높여줄 수 있는 첨단 패키징 기술을 개발해왔다. 특히 칩에서 발생하는 열을 효과적으로 빼내는 방열, 고온에서도 칩의 성능을 유지할 수 있는 내열 기술 등이 주요 화두로 떠오르고 있다.
