한국표준과학연구원, 3차원 반도체 패키징 측정기술 기술이전
기술이전 한 ‘실리콘 관통 비아홀(Through Silicon via, TSV) 측정기술’은 반도체의 집적도를 높이기 위해 실리콘 웨이퍼를 아파트처럼 수직으로 쌓아 올린 후, 각 층의 웨이퍼 간 전기신호를 주고받기 위한 수직 도선인 TSV의 깊이를 고속으로 측정 및 검사하는 기술을 말한다. 비아홀은 지름이 매우 좁고 깊어 정밀한 측정기술이 필수적이다. 하지만 그동안 국내에서는 관련 측정기술이 없어 차세대 반도체 시장 진출에 어려움을 겪어 왔다.
기존의 비아홀 측정은 X-레이나 SEM(전자현미경)을 활용해 시료를 절개하여 측정하거나 개별 이미지를 촬영하는 방식을 사용했다. 특히, SEM을 활용해 비아홀을 측정할 경우, 웨이퍼의 단면을 절단해 측정하기 때문에 불가피하게 제품에 손상이 생기고, 측정하는 샘플 수에도 한계가 따라 대량공정에 적용 시 어려움이 따랐다. 하지만 이번 기술 개발을 통해 비아홀의 직경과 깊이를 정확하게 측정하면서도 레이저를 이용해 비접촉으로 제품에 손상 없이 고속측정이 가능하다.
최근 스마트폰을 비롯한 초소형, 초박형 제품의 수요가 급증하면서 다양한 기능들을 구현할 수 있는 차세대 비아홀 공정을 도입하는 기업이 늘어나고 있다. 이에 따라 하나의 반도체 웨이퍼에 CPU, 메모리, 전원소자, 센서, MEMS 등 다양한 칩을 층층이 쌓고 이들 사이에 전기신호가 원활하게 교환되도록 하는 것이 반도체의 품질을 좌우하는 중요한 요소가 된다. 이를 위해 매우 좁고 긴 구멍(TSV)를 뚫어 칩들 사이의 전기적인 신호를 전달한다. TSV는 지름이 수 마이크로미터 수준이며 상대적으로 깊이가 깊기 때문에 정교한 기술이 요구된다. 특히, 수율이 중요한 대규모 제조공정에서 빠르고 정확하게 측정하는 기술은 차세대 반도체 측정장비 시장에서 필수적인 기술이다.
(주)쎄미시스코 이순종 대표는 “현재 TSV 측정장비 시장은 외산기술들도 기술적인 난제 때문에 본격적인 시장형성이 이루어지지 않은 상태”라며 “이번에 기술이전 받은 비아홀 고속 측정방법이 상용화될 경우 차세대 반도체 장비시장을 선점할 수 있을 것으로 기대한다.”고 설명했다.
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