반도체에 대해 알아보기 1 - 개요

오늘은 반도체에 대해 정리해보는 첫번째 포스팅으로, 공정에 대해 집중해서 계속 정리하려고 합니다.

글이 조금 길지만, 볼드체, 빨간색 내용만 보셔도 정리되실 거에요 (라고 기도중 ㅠㅠ)

정의

반도체의 위키백과의 의미는 아래와 같습니다.

 

반도체(半導體, 영어: semiconductor)는 상온에서 전기를 전하는 전도율이 구리 같은 도체와 애자, 유리 같은 부도체(절연체)의 중간 정도이고, 가해진 전압이나 열, 빛의 파장 등에 의해 전도도가 바뀐다.[1] 일반적으로는 규소 결정에 불순물을 넣어서 만든다. 주로 증폭 장치, 계산 장치 등을 구성하는 집적회로를 만드는 데에 쓰인다. 반도체는 매우 낮은 온도에서는 부도체처럼 동작하고 실온에서는 도체처럼 동작한다. 다만 반도체는 부도체처럼 동작할 때와 도체처럼 동작할 때 각각 부도체나 도체와 다른 점이 있다. 부도체와의 차이점으로는 띠틈이 커 전자가 전도띠로 잘 올라가지 못하는 부도체와 달리 에너지 띠간격이 충분히 작아 실온에서 전자가 쉽게 전도띠로 올라갈 수 있다는 점이 있으며 도체와의 차이점으로는 절대 영도에서 가장 윗부분의 전자띠가 도체처럼 일부만 차 있는 것이 아니라 가득 차 있다는 점이 있다. (출처 : 위키백과)

 

도체와 부도체의 중간이라는 의미같은데, 정리하자면

 

도체는 전기가 통하는 물질 (ex) 쇠, 구리 등), 부도체는 도체와 반대로 전기가 통하지 않는 물질(ex) 유리, 나무 등)

위의 두가지의 중간인 반도체는 인공적인 혹은 환경적인 요인에 의해(ex) 위에 언급한 기준 전압에 초과한다거나, 열, 빛, 온도 등)에 의해 전기가 통하는 여부가 결정되는 물질입니다.

 

분류

이러한 반도체의 종류는 아래의 기준으로 나뉘어 집니다.

 

출처: http://www.msdkr.com/news/articleView.html?idxno=10602

 

위의 그림과 같이 집적도에 따라 디스크리트 소자, 집적회로(IC) 로 나눌 수 있습니다.

즉, 기준은 단일 부품(소자)로 이루어져있느냐, 여러 부품이 모여서 만들어지느냐(집적도)에 따라 나눠집니다.

 

1. 개별(discrete) 소자

전자 회로에서 개별 부품으로서의 정해진 일부 단순 기능만 수행하는 전자 부품 소자. 주로 저항, 콘덴서, 인덕터 등 수동 소자를 의미하나, 경우에 따라서 단순 기능의 다이오드, 트랜지스터 등을 포함하기도 한다. 전자 부품은 편의상 개별 소자, 같은 기능을 하는 수동 소자의 집합체(어레이), 각기 다른 기능을 하는 수동 소자의 집합체(네트워크), 그리고 다른 기능의 수동 소자와 능동 소자들의 집합체(IPD: Integrated Passive Device)로 구분한다. [네이버 지식백과] 개별 소자 [discrete device, 個別素子] (IT용어사전, 한국정보통신기술협회)

- 트랜지스터(전기 신호를 증폭), LED(전기를 빛으로 변환), 다이오드(전기 신호를 한방향으로 흐르게 함) 등

- 단순한 기능(on/off)을 할 수 있는 소자

 

2. 집적회로

집적회로란 일반적으로 평평한 실리콘 기판 위의 작은 영역에 여러 개의 전자회로가 함께 제작되어 배열되어 있는 복합체를 말한다. 트랜지스터, 다이오드, 저항, 축전기와 같은 전자 부품들과 이들을 연결하는 전선들이 각각 기능하여 연산을 하거나 시스템을 제어할 수 있도록 이들을 실리콘 기판위에 미리 디자인을 하고 리소그래피 공정을 통해 제작할 수 있다. [네이버 지식백과] 집적회로 [Integrated circuit, IC] (물리학백과)

- 작은 영역에 개별 소자들과 이를 연결하는 선들의 구성을 통해 개별소자 보다는 고성능의 처리를 할 수 있다.

- 메모리 반도체, 시스템 반도체(비메모리 반도체) 로 나눠진다.

 

2-1. 메모리 반도체

- 데이터를 저장하는 반도체

- 데이터 저장 및 저장한 데이터를 읽고 수정이 가능한 RAM(휘발성), 데이터 읽기만 가능하고 수정은 불가한 ROM(비휘발성) 으로 나뉘고, 아래의 이미지로 세분화됩니다.

 

메모리 반도체의 목적은 정보 저장입니다.

추구하는 것은 데이터를 얼마나 저장할 수 있는지(저장 용량), 데이터를 읽고, 쓰는 속도가 빠르냐(성능)에 대한 부분입니다.

출처 :  https://www.samsungsemiconstory.com/300

(세분화 된 RAM, ROM은 다음에 정리를... )

 

2-2. 비메모리 반도체(시스템 반도체)

- 논리적인 연산을 하기 위한 반도체

- 데이터의 저장 없이 오로지 논리적인 연산을 하기 때문에, 전자기기의 두뇌 역할을 한다.

- 예로는 컴퓨터의 CPU, 스마트폰의 AP, Image Sensor 등이 있다.

 

메모리 반도체 vs 비메모리 반도체

결국 위의 반도체를 목적, 기술적, 산업적인 측면 등으로 비교해보면 아래의 이미지와 같다.

 

출처 : ASMR Korea

 

반도체에 대한 기본적인 지식을 정리하려는 개인적인(?) 포스팅이었습니다.
다음은, 반도체 제조 공정에 대해 순서대로 정리하는 포스팅을 작성해보겠습니다.