Si   Silicon   실리콘, 규소

(2017-01-15)
전자/전기/제어 1. 전기전자공학

디지털공학
신호 및 시스템
회로해석
전자기학
초고주파/RF 공학
반도체/물리전자공학
전자회로
전기공학
자동제어
전자공학(기타일반)
 > 반도체/물리전자공학도체 전도성
반도체 기초
반도체 재료
반도체 에너지밴드
반도체 평형상태
반도체 전하 이동
반도체 접합
다이오드
트랜지스터
집적공정
 > 반도체 재료 1. 실리콘
2. 실리카
3. 다결정 실리콘
4. 갈륨비소
5. 화합물 반도체

     
기초과학 1. 과학

수학
물리/화학
지구,천체 과학
생명과학
 > 물리/화학물리
화학
물리/화학(기타일반)
 > 화학 1. 화학 이란?

물질,화합물,혼합물
화학결합
화학량론
화학반응
화학원소
화학원소 주기성
분자 특성/구조
유기화학
무기화학
분석화학
전기화학
화학기타일반
 > 화학원소 1. 화학 원소
2. 수소
3. 탄소
4. 산소
5. 규소
6. 구리
7. 알루미늄
8. 게르마늄
9. 세슘
10. 할로젠
11. 주요 화학원소들

     
1. 규소 (Silicon, Si)탄소가 생물학계의 기본인 것 처럼, 규소는 지질학계의 기본임
     - 규소가 산소와 결합(SiO₂)하여, 바위,모래,흙의 구성성분인 규산염을 형성

  ㅇ 집적회로 등에 사용되는 대표적인 반도체 재료 화학원소


2. 실리콘 특징지구 지각(地殼)에 존재하는 원소 비율로는 27% 이르러 산소 다음으로 많이 존재
     - 자연상태 하에서는 안정된 구조의 `자연 산화물`인 `이산화규소(SiO₂)의 형태`를 취함
       . 지구 광물로는 규산염 광물에서 찾아볼 수 있음

  ㅇ 다이아몬드 결정구조를 갖음
     - 작은 다이아몬드사면체들이 모여서 큰 입방체(cubic)가 만들어지는 등

  ㅇ 융점(Melting Point) 높음  
     - 같은 반도체 재료로써 Ge 보다 Si 더 높음  (융점 : Ge 938.25 ℃ < Si 1,414 ℃)
     - 금속들인 알루미늄(Al),금(Au),은(Ag) 보다 더 높아서, 패키징 때 유용함

  ㅇ 에너지 밴드 갭이 큼                         ☞ 에너지 밴드 갭 참조 
     - 에너지 밴드 갭이 커서 비교적 고온에서도 동작 가능 (온도에 따른 특성 변화가 적음)
        . (Si 1.12 eV > Ge 0.66 eV)

  ㅇ 전기적 절연성이 뛰어남    (비저항 Si 230,000 Ω㎝ > Ge 47 Ω㎝)
     - 전도 전류에 기여할 수 있는 전자 반송자 농도Ge 보다 적음

     - 실온 상태에서는 자유전자가 거의 없어 절연체적 성질을 갖으나,
        . 주입되는 불순물 형태,농도에 따라 전기 전도도의 조절 가능 ☞ 불순물 반도체 참조

  ㅇ Si-SiO₂간의 계면 특성이 좋음               ☞ 실리콘 산화막, 반도체 집적공정 참조
     - 쉽게 안정된 산화막 형성이 가능하여, 전체적으로 평면 특성이 우수
        . 리소그라피(Lithography), 식각(Etching) 등의 평면 공정에 유리      

  ㅇ 쉽게 단결정화가 가능                        ☞ 단결정 성장 참조
     - 단결정화된 기판에서 => 웨이퍼 생산

  ㅇ 순도에 따라 여러 응용이 가능                ☞ 실리콘 순도 참조
     - 집적회로에 사용시 초고순도 (11 Nine : 99.999999999% 이상)를 요구함

  ㅇ 독성이 거의 없어, 환경적으로 우수함


3. 실리콘 화학적 특징원자번호   : 14번
  ㅇ 족         : 4족
  ㅇ 주기       : 3주기
  ㅇ 원자량     : 28.08
  ㅇ 밀도       : 2.33 g/㎤
  ㅇ 원자가전자 : 4개 또는 4가 (이들 4개 전자공유결합에 참여)
  ㅇ 전자배위   : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
     - 14개의 전자가  K각에 2개, L각에 8개, M각(최외각)에 4개가 궤도 운동을 함


4. 실리콘의 결정화 

  ㅇ 3차원 격자구조                                 ☞ 다이아몬드 단위격자 참조 
     - 작은 정 사면체가 모여서, 규칙적인 결정질 배열의 큰 입방체(정육면체)의 
       FCC(면심입방) 결정구조를 이룸

  ㅇ 최외각 전자를 하나씩 공유하며, 인접한 4개 원자들과 공유결합을 이룸
     - 각 원자는 주위의 원자들과 8개의 전자를 공유  ☞ 팔전자 규칙 참조


5. 실리콘 결정 형태별 구분 및 응용비정질 실리콘 (Amorphous Silicon)
     - 저성능 TFT-LCD 등

  ㅇ 다결정 실리콘 (Poly Crystalline Silicon)
     - MOSFET 게이트(gate) 전극, 저성능 TFT-LCD 등

  ㅇ 단결정 실리콘 (Single Crystalline Silicon)
     - 고성능 트랜지스터(집적회로) 등

  ※ 시장에서는  비정질, 다결정, 단결정 고체 모두를 사용하고 있음


6. 규화물 (Silicide,실리사이드)금속과 규소 간의 화합물
     - 열적으로 안정한 금속 화합물
     - 내열성인 금속과 규소의 계면 상에서 낮은 전기저항을 갖음

  ㅇ 例) 코발트/실리콘 (CoSi2), 몰리브덴/실리콘 (MoSi2), 
         플래티늄/실리콘 (PtSi2), 탄탈륨/실리콘 (TaSi2),
         티타늄/실리콘 (TiSi2), 텅스텐/실리콘 (WSi2)


[ 반도체 재료 ]1. 실리콘  2. 실리카  3. 다결정 실리콘  4. 갈륨비소  5. 화합물 반도체  
[ 화학원소 ]1. 화학 원소  2. 수소  3. 탄소  4. 산소  5. 규소  6. 구리  7. 알루미늄  8. 게르마늄  9. 세슘  10. 할로젠  11. 주요 화학원소들  

 
        최근수정     모바일웹     참고문헌