입력 2026.08.18 14:33
- 차세대 반도체 패키징 핵심 ‘구리-구리 접합’ 성능 좌우하는 원리 규명
- 대학 지원 기반 학부 연구성과 국제학술지 게재…송민종 졸업생 제1저자
한국공학대학교(총장 황수성) 반도체공학부 정현학 교수 연구팀이 차세대 반도체 패키징의 핵심 기술인 ‘구리-구리 직접 접합’의 성능과 신뢰성을 높일 수 있는 연구성과를 발표했다. 이번 연구는 대학의 반도체 분야 교육·연구 지원을 바탕으로 학부생이 연구에 주도적으로 참여해 국제학술지 논문 게재까지 이어졌다는 점에서도 의미가 있다.
구리-구리 직접 접합은 여러 개의 반도체 칩을 수직으로 쌓아 연결하는 차세대 반도체 패키징의 핵심 기술이다. 전기 신호를 빠르게 전달하고 반도체를 더욱 작고 효율적으로 만들 수 있지만, 구리가 쉽게 산화되고 안정적인 접합을 위해 높은 온도와 압력이 필요하다는 한계가 있다.
정 교수 연구팀은 이를 개선하기 위해 두 구리 면 사이에 매우 얇은 은(Ag)층을 넣고, 은의 결정 방향에 따라 접합 성능이 어떻게 달라지는지를 원자수준 컴퓨터 시뮬레이션으로 분석했다. 그 결과 은의 결정 방향에 따라 구리와 은이 섞이는 정도가 달라지고, 이러한 차이가 접합부의 강도에도 영향을 미친다는 사실을 확인했다.
특히 구리와 은이 적게 섞인 구조는 양쪽에서 잡아당기는 힘에 더 강한 반면, 두 금속이 많이 섞인 구조는 옆으로 미끄러뜨리는 힘을 더 잘 견뎠다. 연구팀은 이를 통해 반도체에 가해지는 힘의 특성에 맞춰 접합 구조를 설계함으로써 안정성과 신뢰성을 높일 수 있는 가능성을 제시했다.
정현학 교수는 “이번 연구는 은 삽입층의 결정 방향에 따라 구리-구리 접합부의 기계적 특성이 달라지는 원리를 규명했다는 데 의미가 있다”며 “향후 차세대 반도체 패키징의 접합 신뢰성을 높이는 기술 개발에 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구에는 올해 한국공학대 반도체공학부를 졸업한 송민종 학생이 제1저자로 참여했다. 송 씨는 학부 재학 중 수행한 연구를 논문으로 발전시켰으며, 연구 결과는 지난 7월 재료 표면·계면 분야 SCIE급 국제학술지 ‘Applied Surface Science’(Q1)에 온라인 게재됐다.
이번 연구는 반도체특성화대학지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 학부생이 대학의 교육·연구 지원을 바탕으로 실제 연구에 참여해 국제학술지 제1저자 성과까지 거뒀다는 점에서 한국공학대의 반도체 인재양성 성과를 보여준다.