기술정리 - 3D반도체 기술

기술정리 - 3D반도체 기술

사진출처 : pixabay

반도체(Semi-conductor)?

반도체란 전기가 통하는 도체의 성질과 전기가 통하지 않는 부도체의 성질을 동시에 지닌 물질을 말합니다. 반도체는 전도도를 통제하는 도우핑을 조절함으로 전기적 성질을 조절할 수 있습니다. 도우핑은 실리콘에 붕소,인 등의 미량의 불순물을 첨가함으로써 제작합니다.

반도체의 제조공정

반도체는 웨이퍼라는 얇은 막의 실리콘 판막에 트랜지스터 등 부품을 연결해 집적회로를 제작함으로 제조가 가능합니다. 현재까지 이 트랜지스터 등의 부품을 미세화를 통해 반도체의 발전이 이루어져 왔으나 간섭효과 등으로 한계를 맞음에 따라 한계에 봉착했습니다. 이를 해결하고자 나온 것이 3차원 반도체입니다.

3차원 반도체는 크게 3가지 방식으로 제작이 가능합니다. 1. 트랜지스터 구조를 3D로 제작하는 방식. 2. 2차원 반도체를 순서대로 쌓아올리는 방식 3. 반도체 칩을 긴 통 기둥에 수직으로 쌓아올리는 방식입니다. 

3D반도체

현재 반도체 시장은 정보의 저장을 담당하는 메모리 반도체와 정보처리와 연산을 담당하는 비메모리 반도체로 양분되어 있습니다. 시장의 크기는 비메모리 반도체가 훨씬 큰 시장입니다. 비메모리 반도체의 반도체 기술은 인텔이 3D 트랜지스터를 세계최초로 개발하는 등 앞서나가고 있습니다. 

메모리 반도체는 휘발성인 D램과 비휘발성인 플래시 메모리, S램 등으로 이루어져 있습니다. 이 중 주목받는 메모리 반도체는 바로 비휘발성 낸드플래시 메모리입니다. 낸드플래시는 3차원 V-flash 메모리로 기존 메모리 대비 10배 더 긴 수명과 2배 더 빠른 속도 1/2 수준의 단가로 미래 메모리 반도체로 주목받고 있습니다.

미래의 반도체는 기존의 실리콘에서 벗어난 신소재가 사용될 것으로 예상됩니다. 또, 3D 기술의 발전으로 집적회로, 시스템, 메모리를 모두 쌓아올려 적은 면적에 통합적인 구동이 가능한 부품이 생산될 것으로 예상됩니다. (현재는 실제 스틱형 PC가 발매되어 있는 상황.)