1. 접합(Junction) 이란?
ㅇ 두 물질이 붙어서 계면을 형성한 상태
- 전기적 성질이 다른 두 물질 영역 사이의 천이 부분
※ [반도체] 반도체 접합 이론은, 반도체 소자 해석의 기초가됨
- 1949년 W. Shockley(노벨상 수상)가 PN 접합 특성을 다룬 논문 발표
2. 주요 반도체 접합의 종류
ㅇ 두 반도체 간의 접합 : PN 접합 (pn Junction)
- P형 반도체 및 N형 반도체가 결정으로서 금속학적 접촉을 이루고 있는 것
ㅇ 금속과 반도체 간의 접합 (Metal-Semiconductor Junction)
ㅇ 금속과 절연체 간과 절연체와 반도체 간의 층 접합 (Metal-Oxide-Semiconductor Junction)
- ☞ MOSFET 구조 참조
3. 두 반도체 간의 접합 (PN 접합) (Semiconductor Junction)
ㅇ 호모 접합 (동종 접합, Homojunction)
- 동일 종류의 반도체 간의 접합
. 동일한 밴드갭 에너지를 가진, 다른 농도로 도핑된 두 반도체를 접합시킨 것
ㅇ 헤테로 접합 (이종 접합, Heterojunction)
- 다른 종류의 반도체 간의 접합
. 격자상수,에너지갭 처럼 물질 고유한 값이 서로다르게 목적에 따라 결합시킨 것
.. 주로, 다른 밴드갭 에너지를 가진 2개의 반도체를 접합시킨 것
. 복수개의 다른 물질들을 원자상태에서 접합시킬수도 있음
※ [특징]
- 두 반도체 각각의 밴드갭 에너지 및 불순물 도핑 정도에 따라 그 특성이 달라짐
4. 금속 반도체 접합 (Metal-Semiconductor Junction)
ㅇ 정류형 접합 (쇼트키 접합, 쇼트키 다이오드)
- 금속과 저 농도 도핑된 반도체 간의 접합
- 단방향 전기 전도성을 갖는 정류성 접촉
- 다수 캐리어에 의해서만 동작
ㅇ 저항성 접합 (옴 접합, Ohmic Contact/Junction)
- 금속과 고 농도 반도체 간의 접합
- 양방향 전기 전도성을 갖는 낮은 저항의 옴성 접촉 (선형적 전압-전류 특성)
- 반도체 소자에서 도선 접촉 단자로 많이 활용
※ [특징]
- `일함수 크기` 및 `반도체 형태(p형,n형)`에 따라 전류 흐름 특성이 달라짐
5. 접합의 제조
ㅇ 합금 접합 (Alloyed Junction)
- 서로다른 재료를 가열
. 도핑 원자를 포함한 금속을 반도체 위에서 합금 형태로 만들어지는 접합
* 최초 트랜지스터 제조에 이용 (점 접촉형, Point Contact형)
. 1947년 n형 게르마늄 결정 표면에 뾰족한 침을 갖는 2개의 금 접촉을 통해 pn 접합을 만듬
ㅇ 성장 접합 (Grown Junction)
- 단결정 성장에 의함
. 단결정 성장 과정에서 보상 도핑(역 도핑)을 통해 만들어지는 접합
※ 통상, 합금형,성장형 접합의 불순물 농도 분포는, 갑작스런 변화를 갖는 계단형(step)으로 보고,
확산,이온주입형의 경우에는, 경사형(graded)으로 봄
ㅇ 확산 접합 (Diffused Junction) ☞ 도핑(Doping), 확산 공정 참조
- 반도체 결정 표면으로부터 불순물 도핑 원자를 결정 내로 확산 주입
ㅇ 이온 주입 (Ion Ion Implantation)
- 불순물(B,P,As 등)을 이온화 상태로 주입