반도체 기본원리와 8대 제조공정 방법 해설 | 산업 핵심 비법 정리
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작성자: 자청의 유튜브 추출기
- 반도체는 한국 수출의 20%를 차지해요.
- 전자제품부터 자동차, 무기까지 사용돼요.
- 인공지능 시대에도 반도체의 중요성은 계속 커질 거예요.
- 강대국들은 반도체 패권 경쟁을 벌이고 있어요.
- 오늘은 반도체의 원리와 제조공정을 알아볼게요.
- 이 영상은 하루 만에 이해하는 반도체 산업 일부를 발췌했어요.
- 원리와 제조 공정만 설명하지만, 책에는 더 많은 내용이 있어요.
- 반도체의 역사, 종류, 기업 역할, 경쟁 구도까지 자세히 나와 있어요.
- 관심 있거나 투자하려는 분들에게 큰 도움이 될 거예요.
- 설명란과 댓글에 책 링크를 참고하세요.
- 금속은 전기가 통하고, 고무는 통하지 않아요.
- 전기가 통하는 물질을 도체, 통하지 않으면 부도체라고 해요.
- 금속에는 자유전자가 있어서 전류가 흐를 수 있어요.
- 부도체에는 자유전자가 없어요.
- 반도체는 부도체를 조작해서 전기가 통하게 만든 물질이에요.
- 처음부터 전기가 잘 통하는 물질을 쓰면 되지 않나요?
- 인위적 조작으로 여러 장점이 있어요.
- 모든 물질은 원자로 이루어졌어요.
- 원자는 원자핵과 전자로 구성돼 있어요.
- 최외곽 전자를 최외곽 전자라고 해요.
- 안정적이면 원자는 쉽게 반응하지 않아요.
- 실리콘은 최외곽 전자가 4개예요.
- 실리콘은 주변 원자와 전자를 공유해 안정돼요.
- 전자가 없으면 반도체는 부도체처럼 보여요.
- 전자를 넣거나 빼면 전기 통하는 반도체가 돼요.
- 인을 넣으면 전자가 하나 남아 전기가 통해요.
- 붕소를 넣으면 전자가 하나 부족해져요.
- 전공은 전자가 부족한 자리예요.
- 전공은 움직이진 않지만 전자처럼 행동해요.
- 전자가 많으면 n형, 적으면 p형 반도체라고 불러요.
- n형 반도체는 전자가 많아 네거티브, p형은 부족해 포지티브라고 해요.
- 두 반도체를 접합하면 다양한 소자가 만들어져요.
- p형과 n형 반도체를 접합하면 전류가 흐르거나 멈춰요.
- 접합면에 봉핍 영역이 생겨요.
- 전압을 가하면 전자가 이동해 전류가 흐를 수 있어요.
- 반대 극에선 전류가 흐르지 않게 할 수 있어요.
- 이걸 다이오드라고 해요.
- 다이오드는 전류를 한 방향으로만 흐르게 해줘요.
- 교류를 직류로 바꿀 때 사용돼요.
- 빛을 내는 다이오드 LED도 있어요.
- LED는 빛을 방출하는 다이오드예요.
- 반도체를 더 붙이면 트랜지스터가 돼요.
- 트랜지스터는 스위치처럼 전류를 조절해요.
- 수십억 개의 트랜지스터가 칩에 들어가요.
- 칩 안에는 MOSFET이라는 트랜지스터가 있어요.
- MOSFET은 스위치 역할을 해요.
- 게이트, 절연층, 반도체로 구성돼 있어요.
- 게이트에 전압을 걸면 전류가 흐르거나 멈춰요.
- p형과 n형 반도체를 조합해 전류를 제어해요.
- 전압에 따라 전류 흐름을 조절하는 게 바로 스위치예요.
- 반도체는 크기가 작아 수십억 개가 들어가요.
- 제조 과정은 8단계로 나뉘어요.
- 웨이퍼 제조, 산화공정, 포토공정, 애칭공정, 이온 주입, 금속 배선, 테스트, 패키징이에요.
- 웨이퍼는 실리콘을 정제해서 만들어요.
- 실리콘에 붕소를 넣어 p형 반도체를 만들어요.
- 액체 실리콘에 시드를 넣어 성장시켜요.
- 실리콘 덩어리를 얇게 잘라 표면을 평탄하게 해요.
- 산화공정에서 산소와 열로 산화막을 만들어요.
- 포토공정은 감광층을 입히고 빛으로 회로를 새겨요.
- 포토마스크에 그린 회로를 빛으로 웨이퍼에 옮겨요.
- 현상으로 감광층을 제거해 회로를 드러내요.
- 애칭공정은 필요 없는 부분을 깎아내는 과정이에요.
- 화학반응과 물리적 힘으로 산화막을 제거해요.
- 이온 주입으로 전기적 특성을 조절해요.
- 이온을 넣어 n형 또는 p형 반도체를 만들어요.
- 열처리로 이온이 잘 결합하게 해요.
- 금속 배선은 구리로 전선을 연결하는 과정이에요.
- 구리 도금 후 필요 없는 부분을 깎아내요.
- 배선이 완성되면 전기 연결이 돼요.
- 로직 게이트는 트랜지스터 연결로 만들어져요.
- NOT 게이트는 입력과 출력이 반대예요.
- 전압에 따라 전류가 흐르거나 멈춰요.
- 배선과 전압으로 논리 연산을 수행해요.
- 완성된 칩은 검사 후 제품에 탑재돼요.