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23-04-12 15:10

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이충선 삼성전자 팀장이 '2023 어드밴스드 반도체 패키지 혁신 공정 콘퍼런스'에서 주제발표를 하고 있다. 

삼성전자가 '팬아웃(FO)' 패키징 기술력 강화를 위해 새로운 공법을 도입한다. HBM(고대역폭메모리) 등 첨단 반도체가 도입이 늘어나는 추세에 대응하기 위해, 기존 대비 기판 집적도를 높일 수 있는 신규 패키징 공법을 향후 적용할 계획이다.

이충선 삼성전자 팀장은 12일 서울 코엑스에서 《디일렉》 주최로 열린 '2023 어드밴스드 반도체 패키지 혁신 공정 콘퍼런스'에서 차세대 패키징 기술 로드맵에 대해 이같이 밝혔다.

삼성전자는 지난해 말 첨단 패키징을 전담하는 AVP 사업팀을 신설하고, 관련 기술 개발에 힘을 실어왔다. 현재 삼성전자가 주력하는 첨단 패키징 분야는 팬아웃(FO), 3D와 같은 소형 칩 패키징, 2.5D, 3.5D와 같은 대형 칩 패키징 두 분야다.

이 가운데 팬아웃은 입출력(I/O) 단자 배선을 칩 밖으로 빼는 기술이다. 외부에 더 많은 I/O 단자를 배치할 수 있고, 반도체와 메인기판 사이의 배선 길이를 줄여 전기적 성능 및 열효율을 향상시킬 수 있다. 삼성전자는 웨이퍼 단에서 패키징을 진행하는 FO-WLP, 사각형 패널로 패키징을 진행하는 FO-PLP 기술 등을 개발 및 양산공정에 적용해왔다.

다만 직면한 도전과제도 만만치 않다. 팬아웃 패키징이 HBM 등과 같은 차세대 메모리에 대응하기 위해서는 기판(PCB)의 회로 간격이 더 줄어들어야 한다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결한 반도체로, 대역폭이 높아 데이터를 보다 빠르게 전송할 수 있다.

이충선 팀장은 "현재 SAP 공법을 통해 기판의 회로 간격을 2/2 마이크로미터까지 구현하는 게 가능하다"며 "HBM 기술이 더 고도화되면 간격을 1/1 마이크로미터 이하로 줄여야 하는데, SAP 공법으로는 한계가 있다"고 설명했다. SAP 공법은 기판 상의 회로를 제외한 부분을 코팅하고, 회로를 도금한 뒤 다시 코팅을 제거하는 공법이다.

이에 따라 삼성전자는 SAP 공법의 대안으로 향후 다마신(Damascene) 공법을 도입할 계획이다. 다마신은 회로 부분에 홈을 형성하고, 전해도금(전류를 통해 표면에 얇은 금속막을 입히는 기술)을 통해 회로를 형성하는 공법이다.

이충선 팀장은 "차세대 팬아웃 패키징 구현을 위해서는 다마신 공법을 본격적으로 적용해야 된다는 방향성을 가지고 있다"고 덧붙였다.

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.
 

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