1. 반도체 용어
ㅇ 반도체 : 절연체나 전도체의 중간적 성질을 갖는, 전기 응용이 가능한 고체
ㅇ 반도체 에너지준위, 에너지밴드
- 에너지준위, 에너지상태
. 페르미레벨 : 열 평형상태 하, 전자가 에너지 상태들을 점유할 확률이 1/2 이 되는 준위
. 상태 밀도 : 단위 부피 당, 단위 에너지 당 양자 상태의 수
- 에너지밴드 : 반도체 내 캐리어 이동이 가능한 에너지대
. 전도대 : 캐리어(전자)가 자유롭게 이동 가능한 에너지대
. 밴드갭 : 캐리어가 존재할 수 없는 금지대
. 가전자대 : 캐리어(정공)이 자유롭게 이동 가능한 에너지대
ㅇ 캐리어 (반송자) : 전하를 띤 이동 가능 운반체(입자)
- 기본 반도체 방정식 : np 곱 (nopo = ni2) (질량 작용 법칙)
- 캐리어 농도 : 에너지대역 내 단위 부피 당 캐리어(전자,정공) 입자의 수 [개/㎤]
. 진성 캐리어 농도, 불순물 캐리어 농도
- 캐리어 이동 현상 : 이동 (transport,transfer) = 표동 (Drift) + 확산 (Diffusion)
. 표동 (Drift) : 전계 또는 전위차에 의한 전하 입자의 순 움직임
.. 이동도
. 확산 (Diffusion) : 계에서 농도 불일치를 최소화하려는 자연스런 경향
.. 확산계수, 확산거리, 확산길이
ㅇ 반도체 유형
- 진성 반도체 : 이물질(불순물) 없는 순수 반도체
- 외인성 반도체 : 이물질(불순물)이 주입된(도핑된) 반도체
. 종류 : p형 반도체, n형 반도체, 보상 반도체
- 도핑 종별 구분 : p형, n형, 보상
. 도핑 정도 구분 : 고 농도 도핑 (Si 경우, > 1020), 저 농도 도핑
. 도핑 공정 구분 : 확산 공정, 이온 주입 공정
. 도핑 대상 구역 : 모재(Substrate), p-well, n-well 등
ㅇ 접합 (Junction) : 고체 물성학적 접촉(결합)에 의해 형성되어, 전자 이동이 가능
- pn 접합 : 2개의 상반된 불순물 반도체 결정을 반도체 접합시킨 것
- 금속 반도체 접합 : 정류형 접합 (쇼트키 접합), 옴성 접합 (저항성 접합
- 내부 전위 : 열평형 하의 반도체 접합 면에 형성된 공핍층을 가로지르는 내부 전위차
ㅇ 역 전압 (reverse voltage)
- pn 접합에서 반대방향(역방향)으로 걸리는 음 전압
- 공간 전하 영역의 확장을 유발
. 이때, 전하 운반자는 전기장에 의해 밀려나며, 전류가 대부분 차단됨
- 공간 전하 영역은 공핍층으로 작용함
ㅇ 반도체 소자
- 다이오드 : 2단자 고체 능동소자
- 트랜지스터 : 3단자 고체 능동소자
. 주로, 전압제어전류원(트랜스컨덕턴스)으로 동작하는 3단자 소자
. 쌍극성 트랜지스터 : BJT
. 단극성 트랜지스터 : FET
.. JFET, MOSFET (공핍형 MOSFET, 증가형 MOSFET, CMOS)
.. CMOS : (저 전력, 고 집적도) (pMOS 및 nMOS를 모두 사용하는 상보적 회로)
- 발광소자 (LED, LD)
ㅇ 반도체 재료
- Si (실리콘) : 집적회로 등에 사용되는 대표적인 반도체 재료 화학원소
- Ge (게르마늄) : 초기 반도체 소자에서 사용, 현재는 일부 고속 장치 만 사용
- GaAs (갈륨비소) : Si에 비해 고속 전자 소자에 자주 사용되는 화합물 반도체
ㅇ 반도체 공정 (반도체 8대 공정)
- 웨이퍼 제조, 산화 공정, 포토 공정 (포토 리소그래피), 식각 공정, 증착 및 이온주입 공정,
금속 배선 공정 (금속화 공정 : 내부 소자들 간의 상호연결), EDS 공정 (개별 칩 품질 검사),
패키지 공정