구리-구리 직접 접합은 여러 반도체 칩을 수직으로 쌓아 전기 신호 전달 속도를 높이고 소자를 소형화하는 기술이다. 다만 구리의 산화 문제와 접합 과정에서 필요한 고온·고압 환경이 기술적 한계로 지목되어 왔다. 연구팀은 두 구리 면 사이에 얇은 은(Ag) 박막을 삽입하고, 은의 결정 방향에 따른 접합 성능 변화를 원자 수준의 컴퓨터 시뮬레이션으로 분석했다. 분석 결과 은의 결정 방향에 따라 구리와 은의 혼합 정도가 달라지며, 이에 따라 접합부의 기계적 강도 특성이 변하는 것으로 나타났다. 구리와 은의 혼합도가 낮은 구조는 인장력에 강한 반면, 혼합도가 높은 구조는 전단력에 대한 내성이 높았다. 연구팀은 반도체에 가해지는 하중 특성에 맞춰 접합 구조를 설계하면 신뢰성을 높일 수 있다고 설명했다. 이번 연구는 교육부와 한국산업기술진흥원의 '반도체특성화대학지원사업' 지원을 받아 수행됐으며, 지난 7월 국제학술지 '어플라이드 서피스 사이언스'에 게재됐다.