‘산업의 쌀’로 불리는 반도체는 현대사회에서 매우 중요한 분야 중 하나이다. 또한 반도체 집적회로(IC)는 각종 전자기기에 내장되어 있어, 오히려 집적회로가 들어 있지 않은 기기를 찾는 것이 어려운 실정이다. 반도체는 전자 디바이스(device)를 만드는 데에 있어서 가장 중요한 재료이고 일상의 쾌적한 생활이나 산업의 모든 분야가 없어서는 안 되는 것으로 되어 있다. 이 반도체는 금속과의 접촉, 전도형이 다른 반도체끼리의 접합 및 절연체와의 전기적․광학적으로 특이한 성질을 보이기 때문에 이들을 조합하여 다이오드(diode), 트랜지스터(transistor), 발광 다이오드, 태양전지 등의 전자 디바이스가 만들어지고 있다. 트랜지스터는 1947년에 미국의 벨(Bell) 연구소에서 발명된 이후 꾸준한 연구가 이루어져 산업용․민간용 전자 기기나 시스템 기기에 조합되어 주변에서 흔히 볼 수 있는 휴대폰, TV, 컴퓨터 등의 가전기기의 소형화, 고기능화, 저가격화 등을 가져오고 있다. 최근에 이슈화되고 있는 웨어러블 디바이스인 스마트워치, 스마트글래스, virtual reality(VR) 등도 반도체의 발전에 따른 결과물로 우리 생활에 많은 영향을 주고 있다.

반도체를 이해하기 위한 반도체 공학은 참으로 쉽고 재미있는 학문이지만, 이 분야를 처음 공부하는 사람들에게는 매우 어렵게 느껴진다. 그 이유는 반도체 공학이 반도체 재료의 물성 연구와 함께, 새로운 전자소자의 개발과 응용을 다루는 학문이기 때문이다. 실제로 고체의 양자역학적 현상 등을 단시간 내에 이해한다는 것은 매우 어려운 일이다. 반도체 관련 분야의 기존 교재들이 너무 수학적 해석에 초점을 두었기 때문에 전공하지 않은 사람들은 반도체의 기본 개념을 파악하기가 힘들었을 것이다.

이 책은 비전문가, 반도체가 무엇인지 궁금한 사람들, 앞으로 반도체를 전공해볼까 고민 중인 고교생 혹은 대학 신입생들을 위해 편찬하였다.

이 책의 구성은 반도체 소자의 이해에 도움이 되는 사전지식과 반도체의 역사, 반도체 물성의 기초를 이해하기 위해 고체를 구성하고 있는 결정 구조의 개념, 반도체의 내부 구조 및 전자의 운동, 반도체를 이용한 다양한 전자소자들, 반도체를 만들기 위한 기초 공정 및 앞으로의 전망 및 기술 현황으로 이루어져 있다.

앞서 언급했듯이 이 책은 비전문가를 대상으로 전문적인 단어를 최소화하고 쉽고 다양한 내용을 기술하여 반도체 기술에 대해 설명하다 보니 다소 미흡한 내용이 있을 수 있다. 옳지 않은 내용이나 더욱 자세한 설명이 필요한 내용이 있다면 많은 지적을 부탁드린다. 이 책이 독자 여러분에게 조금이나마 반도체에 대한 이해를 돕고, 관심을 갖게 하는 좋은 기회가 되기를 바란다. 아울러 본 책자 발간은 2013년도 산업통상자원부의 재원으로 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받은 인력양성사업의 결과물(No. 20134030200250)이기도 하다.

▪ 컬러 그림 

▪ 머리말 

01장 반도체란?

1.1 물질의 분류: 반도체 

1.2 반도체의 특징 

1.3 발전 과정 

1.4 반도체의 종류(Si 특성 및 공유 결합, 원소반도체−화합물반도체) 

▪ 연습문제 

02장 반도체 물성 

2.1 결정 구조 

2.2 고체의 결합과 에너지 밴드 

2.2.1 에너지 밴드 

2.3 캐리어(전자/정공) 

2.3.1 전류전도 성분 

2.3.2 유효질량 

2.3.3 진성 반도체에서의 캐리어 

2.3.4 외인성 반도체에서의 캐리어 

2.3.5 화합물 반도체의 도핑과 양자우물에서의 캐리어 

2.4 반도체에서 캐리어운동 

2.4.1 전도대에서의 캐리어 움직임 

2.4.2 확산 

2.4.3 표류(Drift) 

▪ 연습문제 

03장 p－n 접합 

3.1 반도체 제작 

3.1.1 반도체 재료 

3.1.2 반도체 구조 

3.1.3 도핑 

3.1.4 p－n 접합의 형성 

3.2 p－n 접합 다이오드 

3.2.1 열평형상태의 p－n 접합 

3.2.2 전압이 인가된 p－n 접합 

▪ 연습문제 

04장 반도체 소자 

4.1 저항 

4.2 다이오 

4.2.1 다이오드의 종류 

4.3 트랜지스터 

4.3.1 트랜지스터 동작 

4.3.2 트랜지스터의 종류 

4.3.3 MOSFET 

4.4 커패시터 

4.5 발광다이오드 

4.6 레이저 

4.6.1 레이저의 성질과 발전 

4.6.2 레이저의 구성 

4.6.3 레이저의 원리 

4.7 태양전지 

4.7.1 태양광 스펙트럼 

4.7.2 태양전지 원리 

4.7.3 태양전지의 전류－전압 특성 

4.7.4 태양전지의 종류 

4.7.5 태양전지 제조 공정 

4.7.6 모듈 

▪ 연습문제 

05장 반도체 공정 

5.1 실리콘 웨이퍼 

5.1.1 Si의 정제 

5.1.2 지멘스공법(Siemens) 

5.1.3 유동층반응기공법(FBR) 

5.2 단결정 실리콘 잉곳 제조 기술 

5.2.1 쵸크랄스키법 

5.2.2 부유대역법 

5.3 웨이퍼 제조 

5.4 웨이퍼 가공 

5.4.1 사진 전사(Lithography) 

5.4.2 식각(etching) 

5.4.3 확산(diffusion) 

5.4.4 박막증착(Deposition) 

5.5 소자제작 공정 

5.5.1 n－에피텍셜층의 성장 

5.5.2 초기 산화막의 형성 

5.5.3 베이스 확산창구 개방 

5.5.4 베이스 확산 

5.5.5 이미터 확산창구 개방 

5.5.6 이미터 확산 

5.5.7 금속－반도체 접촉창구 개방 

5.5.8 금속증착과 전극형성 

5.6 패키지 및 테스트 

▪ 연습문제 

06장 반도체 산업

6.1 차세대 반도체 

6.1.1 핀펫(FinFET) 공정 

6.1.2 초저전력 차세대 반도체 소자 

6.2 반도체 산업의 현황과 전망 

▪ 참고문헌 

▪ 찾아보기