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Semiconductor/반도체 이야기

반도체 제조 공정, 두 번째 반도체 이야기 (지난 호에서 이어집니다) 포토리소그래피(photolithography)는 옵티컬 리소크래피(optical lithography) 또는 UV 리소크래피라고도 불리며 반도체 공정에서 박막(薄膜)이나 기판(基板)의 선택된 부분을 패터닝(patterning)하는데 사용합니다. 사전에 원하는 패턴이 형성되어 있는 포토마스크(photomask)에 빛을 쏴서 그 밑에 있는 웨이퍼 위에 그림자가 생기게 하고(이 과정을 노광이라고 부릅니다), 그 그림자 패턴은 빛이 사라지면 사라지므로 웨이퍼 상에 그림자 패턴이 남아있도록 하는 방법이 필요합니다. 웨이퍼 상에 감광성(感光性) 재료(포토레지스트 또는 레지스트라고 부릅니다. 빛을 받은 부분이 잘 녹아나는 성질로 변하는 레지스트를 포지티브 레지스트라고 부르고, 잘 녹아나는 ..
반도체 제조 공정, 첫 번째 반도체 이야기 지난 열 달 동안 반도체의 물리적 이론과 소자의 이해 및 최종 제품에 대해서 살펴보았는데요, 이제 이 제품들이 제조라인에서 어떻게 만들어지는지에 대해 살펴보도록 하겠습니다. 하나의 반도체 제품이 탄생하기까지는 수많은 과정을 거쳐야 합니다. 여기에서는 설계 등은 고려하지 않고 공정에 대해서만 살펴보고자 합니다. 공정은 크게, 웨이퍼 제조 공정, 소자(디바이스) 제조 공정, 그리고 마지막으로 우리 회사가 가장 잘하는 패키징 및 테스트 공정으로 나눌 수 있습니다. 이 중에 웨이퍼 제조 공정은 이전 호에서 다루었으므로 소자 제조 공정과 패키징 및 테스트 공정에 대해서 다루겠습니다. 반도체 소자도 여러 가지가 있지만, 가장 많이 생산되고 있는 MOSFET 소자의 공정에 대해 살펴보겠습니다. 소자 제조 공정은 다시..
반도체 이야기, 메모리와 비메모리 - 두 번째 메모리는 크게 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리로 나눌 수 있습니다. 휘발성 메모리는 전원이 들어와 있는 동안에만 정보가 기억되고 전원이 나가면 정보가 지워지는 제품으로, 시스템의 주기억 장치로 사용됩니다. 비휘발성 메모리는 전원이 나가도 기억이 저장된 제품으로, 주로 보조 기억 장치 또는 정보 저장 장치로 사용됩니다. RAM(Random Access Memory, 랜덤 액세스 메모리)는 휘발성 메모리로 임의(任意)의 영역에 접근하여 읽고 쓰기가 가능한(사용자가 메모리에 읽고 쓰기를 한다는 의미가 아니고 시스템이 메모리에 읽고 쓰기를 한다는 의미이므로 혼동하지 마세요) 주기억(主記憶) 장치입니다. 랜덤 액세스(임의 접근)라는 말이 좀 어렵지요? 하드 디스크를 생각해 봅시다. 하드디스크에는 디스크 형태의 원..
반도체 이야기, 메모리와 비메모리 - 첫 번째 현대의 전자문명을 가능하게 한 반도체 혁명은 백 년도 채 되지 못하여 눈부신 이론적, 기술적 발전을 이루었고 수많은 응용분야에 셀 수 없이 많은 제품을 쏟아내고 있습니다. 실로 모래 알갱이로부터 별별 기능을 갖는 반도체 제품으로의 대변신을 보면 현대를 가리켜 일컬은 규석기(硅石基) 시대라는 별명이 공언이 아닌 것 같습니다. 이러한 발전을 이루는데 수많은 사람의 창의적 아이디어, 불가능에 가까운 도전과제에 대한 연구와 개발 노력이 있었음은 당연하겠지요. 우리는 그동안 그 과정들을 살펴보면서 하나의 반도체 제품이 탄생하기까지, 과학적 원리와 천재적인 응용 아이디어들을 익혀왔습니다. 수많은 고객의 제품을 패키징해 오면서 이 웨이퍼들이 최종적으로 어디에 쓰일까 궁금했었을 것입니다. 우리 문명 어느 한구석에도 미..
디지털 반도체 디바이스, 두 번째 이야기 현대를 디지털문명이라고 부르는 만큼 디지털이라는 용어는 현대를 살아가는 사람들에게 매우 친숙하지만 정확한 의미를 이해하고 있는지에 대해서는 다시 한 번 생각해봐야 할 것입니다. 디지털(digital)이라는 말은 디짓(digit)이라는 용어에서 유래되었고, 이는 사람의 손가락이나 동물의 발가락을 의미합니다. 손가락이나 발가락은 하나, 둘, 셋, 넷, 다섯 등의 자연수로 셀 수 있고, 손가락을 셀 때 1.2개라든지 2.14개라는 식으로 세지는 않습니다. 이렇게 무엇인가를 셀 때 최소단위(손가락의 경우는 1개가 최소단위지요)의 정수배로만 나타내고 중간값(1.2나 2.14는 1의 정수배가 아니지요)을 허용하지 않는 것을 디지털이라고 합니다. 반면에 아날로그라는 것은 연속적인 값을 취하는 것을 말하는데, 디지털 ..
디지털 반도체 디바이스, 첫 번째 이야기 지난 8개월 동안 정말 숨 가쁘게 달려왔습니다. 전자공학의 역사를 살펴보고, 현대 물리학의 대표주자로써 인간의 사고의 틀을 확 바꿔버린 양자역학을 맛보았으며, 반도체의 물리적 특성들을 공부하는 등 일반인들이 접하기 어려운 지식을 다뤄봤습니다. 이러한 지식을 바탕으로 현대문명에 혁명을 가져온 반도체 다이오드와 트랜지스터의 원리까지 들여다보았습니다. 이제 여러분은 반도체에 대한 역사와 이론, 그리고 원리에 이르기까지 한눈에 조망할 수 있는 실력을 갖췄으리라고 기대합니다. 전자제품을 뜯어보면 뭔지 알 수 없는 수많은 부품들이 빼곡히 자리 잡고 있는 것을 알 수 있습니다. 각각의 부품들이 제 몫을 담당하고 있을 것인데, 그 기능을 크게 두 가지로 본다면 능동형 부품과 수동형 부품으로 나뉠 수 있습니다. 회로부품..
MOSFET, 두 번째 반도체 이야기 (지난 호에서 계속 이어집니다) BJT에서도 PNP형 BJT가 있었고 NPN형 BJT가 있었던 것을 기억하시나요? MOSFET에서도 어떤 캐리어를 전류 흐름에 사용하느냐에 따라서 PMOS(P채널 MOSFET)과 NMOS(N채널 MOSFET)으로 나뉩니다. 소스와 드레인이 P형 반도체 영역이고 실리콘 기판이 N형 반도체 영역으로 되어 있는 것이 PMOS이고, 반대(소소의 드레인이 N형 반도체 영역이고 실리콘 기판이 P형 반도체 영역으로 되어 있는 것)로 되어 있는 것이 NMOS입니다. 눈치를 챘겠지만, PMOS에서는 정공이 전류를 이루는 캐리어가 되고 NMOS에서는 전자가 전류를 이루는 캐리어가 됩니다. 소스와 드레인 사이, 게이트 밑 부분을 채널이라고 부릅니다. PMOS에서는 P형 채널이 형성될 것이고,..
MOSFET, 첫 번째 반도체 이야기 FET(전계효과 트랜지스터) 지난번에는 pnp접합(또는 npn접합)을 통해 BJT(바이폴러 접합트랜지스터)가 만들어지는 원리를 살펴보았습니다. 하지만 역시 BJT는 이해하기가 다소 어려웠지요. 오늘날, 눈부시게 발달한 디지털 문명의 주인공인 마이크로프로세서와 메모리 등에 주로 사용되는 핵심 부품으로서의 또 다른 트랜지스터가 소개될 것인데, 지난 호의 BJT에 비해 그리 어렵지 않으니 긴장을 푸시기 바랍니다. 이번에는 FET(전계효과 트랜지스터)를 살펴보려고 합니다. 지난 호의 BJT와 동작원리가 전혀 다르지요. BJT(바이폴러 접합트랜지스터)에서는 이름에서 알 수 있듯, 전자와 정공이 모두 사용되는 쌍극성(바이폴러) 트랜지스터이지만, FET는 전자와 정공 중 하나의 캐리어만 사용하는 단극성 트랜지스터로써..