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반도체공학 및 전기화학_김재정

 반도체공학 및 전기화학


글 임상은·서울대 화학생물공학부 3학년·lamar90@snu.ac.kr
서울대 공대·과학동아 공동기획 | 재미있는 전공 탐험

 

  

 생활 속으로 다가온 스마트폰, 태블릿 PC. 이런 고성능 전자기기는 엄청난 용량의 데이터를 효율적으로 처리하는 반도체 기술이 있었기 때문에 가능했다. 반도체의 성능을 결정하는 반도체공학 및 전기화학에 대해 알아보자.

 

1 ‘반도체공학 및 전기화학’이란 무엇인가요?
전기화학은 전자를 주고받으며 일어나는 모든 화학 반응에 관한 학문이다. 전자의 이동이 일어나는 반응이란 산화·환원이 일어나는 반응이다. 전지, 전기분해, 전자전달계 등이 관련 있다. 나아가 물체 내의 도전 현상과 이온화 상태도 연구한다. 그리고 반도체공학이란 반도체 소자의 개발, 설계, 제조에 관한 공학이다. 반도체의 기본 공정에서 소자를 만들기 위해 웨이퍼(반도체의 재료가 되는 얇은 원판)에 구리를 10~20㎚(원자 50~100개)두께로 균일하게 도금하려면 전기화학적 지식이 필수다.

 

2 어디에 사용되나요?
전기화학은 전자의 이동을 포함한 화학반응에 대한 것이다. 특히 에너지 전달과 깊은 관련이 있다. 전지가 가장 대표적이다. 연료전지, 태양전지, 리튬 2차전지 등이 있다. 전기화학은 차세대 에너지 개발의 핵심인 셈이다. 표면처리공학의 기본 토대이기도 하다. 반면 반도체공학은 반도체 소자를 소형화하면서도 성능을 향상시켜 더욱 효율적인 집적회로를 개발하는 데 기여한다. 이를 통해 고품질의 전자 제품 생산에 도움을 줄 수 있다.

 

3 어디에 있어요?
반도체공학은 크게 반도체 설계, 기본 소자 연구, 제조 공정 이렇게 세 부문으로 나눌 수 있다. 설계와 기본 소자 분야에는 주로 전기공학, 물리학이 사용되고 제조 공정 분야에는 화학공학, 재료공학이 필요하다. 이러한 학문적 지식들은 국내·외 대학의 해당 학부 및 대학원에서 얻을 수 있다. 특히 해당 연구소에서 직접 연구를 하면 더 전문적인 지식을 얻는다.

 

4 무엇을 배우나요?
먼저 전자의 이동에 관련된 물질의 성질 및 화학 변화를 잘 이해하고 있어야 한다. 따라서 기본적인 화학 과목은 물론, 물리화학, 전기화학 등 심화 과목을 반드시 수강해야 한다. 그리고 웨이퍼에 구리를 나노 단위로 도금하는 정밀한 원리를 이해하고 분석하려면 열전달, 유체역학과 같은 기초 학문이 필수다. 이것을 배운 후에 이동현상특론과 같은 응용 과목을 배운다. 과목명은 학교에 따라서 조금씩 다르다. 대학원에 따라 반도체의 물성 및 작동 원리, 소자 제조 공정의 원리 등을 깊이 공부하기 위한 반도체화학공정, 반도체미세공정, 반도체소자특강 같은 강의가 개설돼 있는 경우도 있다.

 

5 어떤 학생을 원하나요?
반도체공학과 전기화학은 물리, 화학, 수학, 유체역학, 열전달과 같은 분야의 지식 기반이 튼튼할 때 자유롭게 응용할 수 있는 분야이다. 따라서 무엇보다도 기본적인 과학개념과 지식을 갖고 있는 학생을 원한다. 그리고 화학공학, 재료공학, 전기공학, 물리학 등 다양한 분야의 전공자가 함께 연구하는 경우가 많다. 그래서 협동성이 뛰어난 학생에게 적합하다.

 

6 졸업 후 대학원에 가고 싶은데요?
반도체 공학은 다양한 학문이 함께 연구해 일궈 나가는 분야이기 때문에, 대학원에 진학하면 더 폭넓은 기회를 얻을 수 있다. 이동현상특론, 반도체화학공정 등 반도체 전반에 대한 과목들이 개설돼 있어서 다른 학문에 대한 이해를 할 수 있다. 현재의 연구 동향과 기업체에서 상용화 중인 최신 기술의 원리를 배울 수 있기 때문에 앞서 갈 수 있다.

 

7 취업을 선택하면요?
반도체는 거의 모든 전자 제품에 사용되기 때문에 취업의 길은 다양하다. 전자 회사 외에도 차세대 에너지에 관심이 많은 정유 회사나 에너지 회사에 입사할 수 있다. 또한 원자핵 연구소를 비롯한 국·공립 연구소에도 간다.

 

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