화학생물공학부 : 반도체 화학 공정

1. 전공 소개 

우리 학부에는 학부생 전공선택으로 인정되는 대학원 수업이 몇 가지 있는데요. 반도체 화학공정, 일명 ‘반화공’은 학부생들에게 가장 인기있는 대학원 수업 중 하나입니다. 반도체 화학공정은 반도체 생산을 위한 공정의 모델링을 주로 다루는 한편, 관련 산업계 소식과 최신 테크닉 등을 폭넓게 다루는 과목입니다. 

2. 수업 구성

반도체 화학공정 수업은 각 단위 공정의 이름으로 된 챕터로 구성되는데요. 웨이퍼 생산, 클리닝, 산화, CVD, 리소그래피, CMP, 이온 주입, 금속 배선 공정과 같은 주제들을 주로 다룹니다. 본 수업의 경우 결정학이나 반도체 물성보다는 반도체 공정 모델링에 초점을 맞추고 있으므로, 화학생물공학부 필수 전공 과목인 열 및 물질 전달이 권장 이수 과목으로 설정되어 있습니다.

본 과목의 단원 구성은 아래와 같습니다.

Overview 1, 2: 반도체 공정 전반을 훑음.

1단원 silicon wafer: 밀러 지수, 초크랄스키 공정, 웨이퍼 후공정, 산업계 소식 등

2단원: Energy Band & Carrier concentration: 상태 밀도, 밴드갭, 캐리어 이동도 등

3단원: Cleaning: 클리닝 종류, 파티클 넘버 등

4단원: Oxidation: Deal – Grove 모델, 옥사이드 검증법 등

5단원 CVD: CVD 종류, CVD 모델링 (tilt susceptor)

6단원: Lithography

7단원: Etch

8단원: Dielectric CMP

9단원: Ion Implantation & Diffusion

10단원: Metallization

11단원: Devices 등

교수님께서 ‘열 및 물질 전달’ 과목도 강의하시는 만큼, 두 과목의 연관성이 높습니다. 특히 열 및 물질 전달 교재의 예제를 수업 슬라이드에서 다루거나, 열 및 물질 전달에 사용된 슬라이드가 반도체 화학공정 수업에서 다시 등장하는 경우가 종종 있습니다. 열 및 물질전달 과목을 선이수하거나, 해당 수업과 반도체 화학공정 수업을 같은 학기에 병행하는 것이 도움이 됩니다. 타학부 수업이지만 재료공학부 ‘반도체 집적공정’과도 다루는 내용이 상당부분 겹치는 것으로 알려져 있습니다.

화학생물공학부에서 열리는 강의 중 반도체 공정을 다루는 몇 안되는 강의 중 하나입니다. 해당 분야에 관심이 있는 학생이라면, 큰 부담 없이 들을 수 있는 수업이라고 생각합니다. 특히 (김재정) 교수님께서 산업계에 계셨던 분인 만큼, 각 챕터에 뒷 슬라이드는 관련 산업계 소식으로 구성되어 있습니다. 이에 반도체 업계 이야기들을 현업자의 목소리로 매우 생생하게 들을 수 있다는 것은 분명 이 수업의 매력포인트라고 할 수 있습니다. 

그림1. 산업계 소식: 웨이퍼 크기의 변천사에 관한 슬라이드

3. 수업 내용 및 과제

수업은 국문 강의식으로 진행되나, 여느 공과대학 수업들이 그렇듯이 용어는 영문을 사용합니다 (실리콘 옥사이드 O, 산화 규소 X). 과제는 매우 적은(20~30분 분량 3회) 편이며, 별도의 프로젝트는 없습니다. 또한 대학원 강의인 만큼, 수업을 성실히 들으면 학점은 잘 나오는 편입니다.

중간고사는 close book, 기말고사는 open book으로 진행되었습니다. 시험은 수업 시간에 교수님께서 말씀하신 내용 (단답형)과 PPT 슬라이드 속 공식을 이용해 문제를 푸는 (서술형)으로 구성되어 있습니다. 단답형 문제는 수업 시간에 나온 모든 것들이 등장할 수 있기 때문에 수업 필기 내용을 공부하는 것이 효과적이며, 서술형 문제는 난이도가 높지는 않아서 PPT 슬라이드 예시 문제 위주로 공부하시면 큰 어려움 없이 푸실 수 있습니다.

4. 응용분야

반도체 화학공정은 과목명에서도 느낄 수 있듯, 산업에서 사용되는 생산 공정들을 집중해서 다루는 수업입니다. 따라서 수업 내용 자체가 이론보다는 산업과 직결되는 실용적인 측면을 강조하는 수업입니다. 해당 수업을 통해 반도체 각 세부 공정이 어떤식으로 모델링되고, 설계되어 상품 반도체가 만들어지는지에 대해 배울 수 있습니다. 반도체 엔지니어, 관련 분야 연구원, 반도체 장비 및 소부장 기업 투자 등을 진로로 고려하시는 분들이 많은 도움을 얻어갈 수 있는 수업입니다.

5. 마무리

학부 열 및 물질전달 과목을 수강하였다는 전제 하에 내용도 무난하고, 학부 수업보다는 실용적인 내용을 다뤄 신선합니다. 또한 교수님의 탁월한 강의 전달력 또한 돋보이는 과목입니다. 화학생물공학부 학생들 중 반도체 분야에 관심이 있고, 로드가 적고 학점이 잘 나오는 전공 과목을 찾고 있다면, 수강신청 장바구니에 담아볼 만합니다.