하스, 반도체용 유리기판 연구 성과 가시화

하스(대표이사 김용수)가 산업통상자원부 소재부품기술개발사업을 통해 추진 중인 반도체 패키징용 유리기판 연구에서 지름 200mm급 대면적 시편 제작과 고강도 소재 확보 등 성과를 내고 있다고 6일 밝혔다.

하스는 최근 국책과제 참여 연구소·대학·기업들과 워크숍 및 특별 세미나를 열고, 2024년부터 진행해 온 ‘Wafer type 알루미노규산염 유리 기판 제조 및 광화학 반응 기반 10㎛ 이하 Via Hole 가공 기술’ 연구성과를 공유했다. 하스는 해당 과제의 주관기관이다.

해당 국책과제는 2024년 7월부터 2028년 12월까지 총 54개월간 진행되며 정부지원금은 27억5000만원 규모다. 하스와 공동 연구팀은 ▲300mm급 웨이퍼형 유리기판 ▲10㎛ 이하 초미세 관통 비아 ▲저유전·저손실 반도체 패키징용 유리소재 및 가공기술 확보를 목표로 한다.

하스는 공동 연구에서 자외선에 반응하는 글라스 세라믹 소재의 조성 설계와 대면적 유리 성형 공정 개발을 맡고 있다. 치과용 글라스 세라믹 분야에서 약 20년간 축적한 결정 미세구조 제어 기술을 반도체 소재 분야로 확대 적용하고 있다는 설명이다.

하스와 공동 연구팀은 최근 지름 200mm급 대면적 유리기판 시편 제조에 성공하고, 동일한 소재의 지름 100mm급 유리기판을 활용해 반도체 패키징에 필요한 미세 관통비아(TGV, Through Glass Via) 형성 가능성을 확인했다. 개발 소재는 동일 시험 조건에서 440MPa 수준의 굴곡강도를 기록해 기존 붕규산염 유리 대비 약 2배 수준의 강도를 나타냈다.

또한 두께 1.5mm급 유리기판 시편에서도 앞면과 뒷면의 홀 크기가 균일한 미세 관통비아 구현도 확인했다. 이를 기반으로 유리 소재 조성 설계와 대면적 성형 공정을 고도화하고 있다.

유리기판은 AI와 고성능컴퓨팅(HPC) 시장 확대에 따라 차세대 반도체 패키징 소재로 주목받고 있다. 기존 유기계 기판보다 표면이 평탄하고 열변형이 적어 미세배선과 안정적인 신호 전달에 유리하다는 특성이 있다.

시장 개화 예상 시점도 과제 일정과 맞물린다. 글로벌 반도체산업협회 SEMI는 글라스 코어 기판의 초기 생산이 2028년 전후 시작될 가능성이 있으며, 이후 2040년까지 시장이 연평균 67.2% 성장하고 장기적으로 최대 약 130억달러 규모의 시장 기회가 형성될 수 있다고 전망했다.

하스 관계자는 “하스는 치과용 보철수복 소재 사업을 통해 유리 조성 설계부터 용융, 결정화, 열처리, 정밀가공까지 소재 기술을 축적해왔다”며 “기존 글라스 세라믹 기술을 기반으로 반도체용 유리소재 및 가공기술을 지속적으로 고도화해 나갈 계획”이라고 말했다.

한편 하스는 향후 공동연구팀과 함께 300mm급 대면적 유리기판 제조와 반도체 패키징 후공정 정합성 등 실제 공정 적용 가능성을 단계적으로 검증할 계획이다.