금오공대 신소재 반도체공정 시험 정리

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Ge / Si
Ge은 최초로 반도체에 사용한 물질로 Si보다 캐리어의 mobility가 높아 성질이 우수하지만, 성능이 금방 저하된다. Ge의 산화는 Si보다 빨라 산화로 인해 물질과 성질의 변형으로 오랜 사용이 불가능하므로 외부 요인에 의한 영향이 큰 Ge보다 Si을 사용하기 시작한 것이다. Si은 Ge보다 안정성이 좋아 표면에서 산소와 결합하여 SiO2층을 형성하여 성능이 꾸준히 유지 된다는 점과 흔하다는 장점이 있다. 또한, 전하 운반자 제어가 쉬워 도핑하기가 쉬우며 산소와 질소에 안정적이므로 기판 물질로 잘 쓰인다. 최근에는 Packaging 기술의 발달로 외부 습기의 차단이 가능해지면서 Ge 개발에 힘쓰고 있으며 Si 위에 Ge을 증착하는 방법이 고안되고 있다.

반도체
반도체는 비어있는 전도대와 꽉 채워진 가전자대가 밴드갭 만큼 떨어져 있는 구조이다. 밴드갭이 부도체에 비해 작은 값을 갖기 때문에 열이나 광자와 같은 외부 에너지 입사 시 가전자대에서 전도대로 전자가 점프하여 자유전자를 형성하기 때문에 이 효과를 이용해서 외부 에너지를 활용해서 인간의 목적에 맞게 전기를 흐르게 할 수 있는 물질이다. 반도체는 전도성을 더 높이기 위해서 이온을 도핑하여 n형, p형 반도체를 형성하고 이를 접합시켜서 빛 방출, 스위치, 증폭 등의 기능을 가진 여러 반도체 소자의 형성이 가능하다. 도체는 전도대와 가전자대가 겹쳐있는 구조이거나, 꽉 채워지지 않은 밴드를 갖는 구조이기 때문에 페르미 에너지 준위를 전자가 쉽게 넘어서 전류가 매우 쉽게 흐를 수 있다. 이러한 특성에 의해서 반도체와 다르게 전류의 on/off가 불가능하다. 부도체는 이보다 훨씬 큰 밴드갭을 가지기 때문에 외부 에너지를 이용해도 전자를 형성하기 매우 어렵다.

참고자료

· 없음