반도체공학 전공 맛보기

에너지 밴드 이론

Energy Band Theory

결정 안의 전자가 가질 수 있는 에너지가 띠(밴드) 형태로 나뉜다는 이론. 전도띠와 가전자띠 사이 간격(밴드갭)으로 도체·반도체·절연체가 구분됨.

페르미 준위

Fermi Level

절대 0도에서 전자가 채워질 수 있는 가장 높은 에너지 준위. 반도체의 도핑 상태와 소자 동작을 이해하는 기준점.

유효질량

Effective Mass

결정 격자 안에서 전자가 마치 다른 질량을 가진 자유 입자처럼 움직이는 것을 기술하기 위해 도입한 개념.

상태밀도

Density of States

단위 에너지 구간에 존재할 수 있는 전자 상태의 개수. 캐리어 농도와 전도 특성을 계산하는 데 필수적.

PN 접합

PN Junction

p형과 n형 반도체를 접합시켜 만든 구조. 다이오드의 기본이며, 정류 작용과 발광(LED) 등 대부분의 반도체 소자 동작의 출발점.

공핍층

Depletion Region

PN 접합에서 캐리어가 재결합해 사라져 전하가 고갈된 영역. 내장 전위가 형성되어 소자의 전기적 특성을 결정함.

MOSFET 문턱전압

Threshold Voltage

MOSFET이 켜지기 시작해 채널이 형성되는 최소 게이트-소스 전압. 소자 스케일링과 전력 소모에 직결되는 핵심 파라미터.

캐리어 이동도

Carrier Mobility

전기장 안에서 전자나 정공이 얼마나 빠르게 이동하는지를 나타내는 값. 이동도가 높을수록 소자의 스위칭 속도가 빨라짐.

소수 캐리어 확산

Minority Carrier Diffusion

농도 차이에 의해 소수 캐리어(예: p형에서의 전자)가 이동하는 현상. 바이폴라 소자와 태양전지 동작의 핵심 메커니즘.

포토리소그래피

Photolithography

빛에 반응하는 감광액(포토레지스트)을 이용해 웨이퍼 위에 회로 패턴을 새기는 공정. 반도체 미세화의 핵심 병목 공정.

이온 주입

Ion Implantation

고에너지로 가속한 불순물 이온을 웨이퍼에 주입해 도핑 영역을 형성하는 공정. 정밀한 농도와 깊이 조절이 가능함.

화학기상증착

Chemical Vapor Deposition (CVD)

기체 상태의 반응물을 화학 반응시켜 웨이퍼 표면에 얇은 막을 증착하는 공정. 절연막, 금속막 형성에 널리 쓰임.

식각 공정

Etching (Wet/Dry)

웨이퍼 표면의 불필요한 물질을 화학적(습식) 또는 플라즈마(건식) 방식으로 제거해 패턴을 완성하는 공정.

어닐링

Annealing

이온 주입 등으로 손상된 결정 구조를 회복하고 불순물을 활성화하기 위해 고온으로 열처리하는 공정.

CMOS 인버터

CMOS Inverter

PMOS와 NMOS를 상보적으로 배치해 정적 전력 소모가 거의 없는 논리 게이트를 구현한 구조. 현대 디지털 회로의 기본 단위.

무어의 법칙

Moore's Law

집적회로 위 트랜지스터 집적도가 약 2년마다 두 배로 증가한다는 경험적 관찰. 반도체 산업의 발전 속도를 설명해온 지표.

래치업

Latch-up

CMOS 구조 내 기생 바이폴라 소자가 서로 되먹임을 일으켜 저항이 급격히 낮아지고 큰 전류가 흐르는 고장 현상.

클럭 스큐

Clock Skew

동일한 클럭 신호가 칩의 서로 다른 위치에 도달하는 시간 차이. 심하면 회로의 타이밍 오류를 일으킴.

웨이퍼

Wafer

반도체 소자를 만드는 얇은 원판 형태의 단결정 실리콘 기판. 이 위에 수백~수천 개의 칩(다이)이 동시에 제작됨.

수율

Yield

한 웨이퍼에서 생산된 전체 칩 중 정상 동작하는 칩의 비율. 반도체 제조 원가와 수익성을 좌우하는 핵심 지표.

일렉트로마이그레이션

Electromigration

금속 배선에 높은 전류밀도가 지속적으로 흐를 때 금속 원자가 이동해 배선이 끊어지거나 단락되는 신뢰성 열화 현상.

핫 캐리어 열화

Hot Carrier Injection

고전계에서 가속된 캐리어가 게이트 산화막에 포획되어 트랜지스터 특성을 서서히 열화시키는 현상.