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7장 반도체 재료

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7장 반도체 재료. 200 9 년 1 학기 송태권. CHAPTER 7 Semiconductor Materials. 7.1 Introduction 7.2 Semiconducting Compounds 7.3 Other Semiconducting Compounds 7.4 Zone Refining 7.5 Crystal Growth 7.6 Junctions 7.7 Integrated Circuits. 개 요. IV 족 원소는 모두 다이아몬드 구조

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Presentation Transcript
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7장 반도체 재료

2009년 1학기

송태권

chapter 7 semiconductor materials
CHAPTER 7 Semiconductor Materials

7.1 Introduction

7.2 Semiconducting Compounds

7.3 Other Semiconducting Compounds

7.4 Zone Refining

7.5 Crystal Growth

7.6 Junctions

7.7 Integrated Circuits

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개 요

IV 족 원소는 모두 다이아몬드 구조

IV, III-V, II-VI 반도체 화합물은 sphalerite(Zinc blende) 혹은 wurtzite 구조.-다이아몬드 구조의 변형

여러가지 원자가(variable valence) - d band

반도체 소자 응용을 위해 고순도의 반도체 필요

단결정 성장: Czochralski, Bridgeman-Stockbarger 방법

p-n접합은 합금, 확산, 성장속도조절, 되녹임 방법으로

집적회로 공정:

확산, 산화, 광식각, 에칭, 증발 및 에피 증착

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7.1 도 입

가장 널리 사용되는 반도체: Si, Ge

- 다이아몬드 구조: 4가의 공유성 결합

결합이 강할수록 에너지 간극 증가

탄소도 1000oC 이상이면 고유반도체

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7.2 반도성 화합물

SiC: 500oC 이상에서 고유 반도체

III-V 족 화합물 반도체

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Zinc blende 구조

(섬아연광 구조)

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고유반도체로 되는 온도

200oC 100oC 더 높은 온도

큰 에너지 간격 : 높은 온도에서 사용 가능한 반도체 소자(군사용)

고갈(공핍) 영역에서 반도체 소자의 동작이 유리:

동작 특성이 온도에 의존하지 않는다.

낮은 이온화 에너지를 갖는 불순물은 에너지 간극 증가

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III-V 화합물에서는 주개와 받개 불순물의 종류가 다양하게 변화

GaAs에서 Ge를 첨가하면 p-형(As 치환)일 수도 n-형일 수도 있음(Ga 치환). 열처리 조건에 따라

화합물 반도체는 대체로 큰 이동도를 가지고 그러면 전도도가 커지므로 특성이 좋아짐.

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7.3 기타의 화합물 반도체

II-VI 화합물: 절연체이자 반도체

CdS 2.45 eV Wurtzite

CdSe 1.8 eV Wurtzite(섬유아연광)

CdTe 1.45 eV Zinc blende(섬아연광)

CdS는 에너지 간극이 가시광선영역 : 빛 측정계

PbS(0.37 eV), PbSe(0.27 eV), PbTe(0.33 eV)

; 전자기파(적외선) 측정계, 야간 투시기

PbTe: 열기전 물질

3원소 화합물: 고용체: 농도에 따라 에너지 간극 변화

MCT(MgCdTe) 적외선 측정계

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산화물 반도체

ZnO: 3.3 eV 아연 증기에서 가열: interstitial: n-형 반도체

Cu2O: Cu 빼내기 : p-형

전이금속 산화물 : TiO 금속성 TiO2절연체

화학조성이 맞지 않으면 비고유 반도체의 성격

나르개의 이동도가 낮다.

방향성 탄화수소 : 긴 고분자 : 반도성

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7.4 영역 정제

K ; 분포 혹은 분리 계수

불순물의 효과를 이용한 반도체 소자를 만들기 위해서는 우선 순수한 반도체가 필요.

비저항이 10-2Wcm인 n-형 반도체의 주개 밀도는 백만분의 1보다 작아야 됨.

K가 1보다 작을 때 정제

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고체에서는 확산이 일어나지 않고 액체에서는 빠른 확산에 의해 농도가 균일

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* 뜬 영역 기법

(floating zone technique)

수직으로 바를 세움

도가니에 의한 오염을

줄인다.

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7.5 결정 성장

낮은 핵 생성율과

높은 성장 속도

쵸크랄스키 방법

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7.6 접합

doping : 불순물의 첨가

다수 나르개의 변화

페르미 준위의 변화

큰 주입 효율을 위해

에미터에는 많은 도핑

베이스에는 적은 도핑

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7.7 집적회로

결정 성장, 극소 공작(micromachining), 식각, 진공 증착, 확산 기술

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과제

마감: 2009년 5월 28일

DEFINITIONS 번역

Doping

문제 풀이: 7.16