처음 배우는 반도체 : 기초부터 제대로 이해하기

기쿠치마사노리

일본도쿄대학공학부물리공학과를졸업하였다.일본전기주식회사(NEC)에입사하여반도체소자공정기술개발업무에종사했다.이후반도체사업그룹팀장본부장과NEC일렉트론소자팀장본부장을거쳐㈔일본반도체제조장치협회전무이사와㈜반도체에너지연구소고문을역임했다.
저서로는《전기의기초》,《최신반도체의모든것》,《그림으로이해하는전자회로》,《쉽게이해하는반도체》,《반도체용어사전》등다수가있다.

1장반도체의기초
001도체와절연체의중간물질‘반도체’
002여러가지반도체①반도체의종류
003여러가지반도체②대표반도체‘실리콘’
004고체실리콘의3가지단결정,다결정,비정질
005실리콘반도체중의전하운반자①
자유전자가전하를옮기는‘n형실리콘’
006실리콘반도체중의전하운반자②
양공이전하를옮기는‘p형실리콘’
007반도체중의전자나양공의움직임
‘에너지대역’과‘띠이론’①
008반도체중의전자나양공의움직임‘에너지
대역’과‘띠이론’②
009실리콘과다른성질의고급반도체
2종류이상의원소로구성되는‘화합물반도체’
COLUMN산화물반도체와유기물반도체
2장반도체소자
010전기흐름을방해하는성질의전기저항반도체로만드는‘저항소자’
011일시적으로전하를축적하는용량소자반도체로만드는‘용량소자’
012한방향으로전류를흘리는소자p-n접합
다이오드
013빛을전기로바꾸는반도체소자포토다이오드
014전기를빛으로바꾸는반도체소자발광
다이오드
015통신이나정보처리광반도체소자
반도체레이저
016트랜지스터란?대표적인트랜지스터의종류
017전자운반자MOS트랜지스터n-채널형
018양공운반자MOS트랜지스터p-채널형
019휴대기기의회로구성CMOS
020p-n접합게이트트랜지스터JFET
021쇼트키게이트트랜지스터MESFET
022전자와양공트랜지스터바이폴라트랜지스터
COLUMN트랜지스터의탄생


3장반도체집적회로-로직
023반도체기판위의소자와배선
회로집적회로(IC)
024여러가지IC구조,기판,신호에따른차이
025칩당소자의개수집적도에따른
MOS-IC의분류
026IC의동작기능에따른MOS-IC의분류
027논리회로의수학적기초부울대수
028논리회로의기본구성요소
‘게이트회로’①NOT회로
029논리회로의기본구성요소
‘게이트회로’②OR회로
030논리회로의기본구성요소
‘게이트회로’③AND회로
031덧셈회로더하기회로
032뺄셈회로빼기회로
033신호의크기비교판단회로
비교회로와일치회로
034컴퓨터의두뇌ICMPU
035마이콤기능ICMCU
036디지털신호처리특화프로세서DSP
037용도와사용자ICASIC
038사용자가기능바꿈논리회로
프로그램가능한로직‘PLD’
039시스템기능을가지는IC시스템IC
040전자의눈ICCCD
COLUMN최초의디지털계산기
4장반도체집적회로-메모리
041일시적데이터기억회로플립플롭과레지스터
042정보기억메모리반도체의구조
043컴퓨터주기억장치메모리DRAM
044기억보존동작이불필요한고속메모리SRAM
045제조단계데이터입력메모리마스크ROM
046전원을끊어도기억되는메모리플래시메모리
047동일메모리셀수로용량늘림
다중값메모리
COLUMN미세화의기본원리‘스케일링법칙’
5장IC개발과설계
048IC개발과정시장조사부터출하까지
049IC계층설계시스템설계부터레이아웃까지
050IC소자치수와위치에관한규칙설계기준
051IC구조와전기특성설계소자설계
052IC제조공정설계공정설계
COLUMN반도체칩제조산업의분화
6장실리콘웨이퍼만드는법
053지각에널리존재하는원소실리콘
054규석의환원,전환,증류공정다결정실리콘
055단결정실리콘봉성장CZ성장법
056단결정봉커팅과밀링웨이퍼가공
057금속불순물제거공정게터링
058실리콘웨이퍼의진화에피웨이퍼와SOI
COLUMN실리콘웨이퍼에요구되는특성
7장IC만들기①-전공정
059IC제조공정개요전공정과후공정
060소자형성전공정의앞부분①FEOL
061소자형성전공정의앞부분②FEOL
062배선형성전공정의뒷부분BEOL
063도체,절연체,반도체박막형성박막공정
064마스크패턴전사기술리소그래피
065재료막부식제거식각
066전도형불순물첨가기술열확산과이온주입
067여러가지열처리기술밀어넣기,
리플로우,어닐링
068웨이퍼표면평탄화CMP
069웨이퍼세척세정
070불량칩선별웨이퍼검사와트리밍
COLUMN클린룸
8장IC만들기②-후공정
071웨이퍼에서칩1개씩잘라내기다이싱
072패키지에칩장착마운트
073칩전극과패키지단자접속와이어본딩
074칩패키징하기몰딩
075패키지단자가공및IC식별리드도금,
리드성형,이력표기
076패키지종류스루홀(TH)소자와표면
실장소자(SMD)
077IC형상과특성검사공정검사·선별
COLUMNIC신뢰성과가속시험
9장반도체의최첨단기술
078실리콘웨이퍼의대구경화웨이퍼지름450mm
079MOS트랜지스터의고속화‘변형실리콘기술’
080새로운구조의MOS트랜지스터
081리소그래피기술의미래
①담금노광과더블패터닝
082리소그래피기술의미래
②극자외선(EUV)노광
083리소그래피기술의미래
③마스크리스(ML2)와나노임프린트
084만능기능메모리의실현
①기능메모리의후보기술
085만능기능메모리의실현
②강유전체메모리와자기메모리
086만능기능메모리의실현
③상변화메모리와저항변화메모리
087신재료도입으로브레이크스루
①고유전율게이트절연막과메탈게이트전극
088신재료도입으로브레이크스루
②DRAM고성능용량막과저유전율층간절연막
COLUMN‘MoreMoore’와‘MorethanMoore’

반도체산업의재도약을꿈꾸며

현대과학기술문명을주도하고있는핵심재료인반도체는요즘같은정보통신사회에서는그중요성이한층높아지며반도체산업의역량이곧권력의크기가될정도로막강한영향력을발휘하고있다.이에저자는전세계인의생활전반을지배하는반도체,특히실리콘과집적회로(IC)에대한대략적이고도기본적인내용을좀더많은사람에게보다쉽게알리고자이책을집필하게되었다.
반도체는전기전도도에따라물질을분류할때도체와부도체의중간영역에속한다.순수한상태에서는부도체와비슷하지만불순물의첨가나기타조작에의해전기전도도가늘어나기도한다.이러한특성으로인해필요에따라전류를조절하는데사용되는데,주로실리콘이반도체물질로사용되고있다.실리콘은‘클라크수’가25.8%로49.5%인산소에이어지표면에두번째로많이존재하는매우흔한원소다.
이책은가장먼저반도체의기본개념에대한설명에집중한다.반도체란무엇이며어떤성질을가지고어떻게동작하는지,집적회로의종류와구조,실제제작공정과어떤분야에어떤용도로활용되는지알아본다.마지막으로는반도체개발의최전선에서일어나는움직임과미래전망으로마무리한다.
독자들이이책을통해반도체전반을쉽게이해하고,반도체산업에대한미래희망을조금이라도더키워갈수있었으면하는바람이다.

입체적으로쉽게이해하는반도체이야기

이책은다소전문적인분야에속하는반도체관련정보들을비전공자들도쉽게이해할수있도록그림과도표를적극활용해입체적으로파악할수있도록했다.
먼저첫장에서는대표적인원소반도체인실리콘의다양한특성을설명한다.아울러반도체이론의기초인띠이론에대해서도간략히언급한다.다음으로는반도체의다양한성질을이용하는전기저항을비롯해수동소자와능동소자에대해알아본다.여기에서는반도체소자의전기적특성뿐만아니라발광소자나수광소자에대한대략적인설명도들을수있다.이어서반도체집적회로(CMOS-IC)에서수치계산이나논리연산을수행하는로직에대해설명한다.또한정보를기억하고필요에따라꺼낼수있는반도체기억장치로서휘발성메모리와비휘발성메모리에대해알아본다.
책의중심으로들어가면실제반도체제조현장의다양한공정과제품화과정을엿볼수있다.IC의개발과설계를시작으로실리콘웨이퍼제조과정,IC제조의전공정과후공정프로세스를비롯해각분야의핵심이되는기술과기법에대해살펴본다.
지금도진행되고있는반도체기술발전은아이러니하게도많은기술장벽을표면으로드러나게했다.이러한한계를극복하기위해반도체의최첨단현장에서계속되고있는신재료,신구조,신공정에관한연구와개발상황을살펴보며책은마무리된다.