반도체는 무엇인가? &반도체 제조공정에 대해서...

목차

1.반도체에 대하여...

2.반도체 제조공정(CMP)

3.참고문헌

본문내용

전기전도(電氣傳導)가 전자와 정공(hole)에 의해 이루어지는 물질로서 그의 전기저항률 즉 비저항(比抵抗)이 도체와 절연체 비저항값의 중간값을 취하는 것. 일반적으로 실온(室溫)에서 10-1 ∼ 1012 [Ω •m]혹은 10^-4 ∼10^4 (Ω•m)라고 하는 경우도 있다. 대략 이 정도의 비저항을 가지나 반도체의 비저항 범위가 엄격하게 정해져 있는 것은 아니며, 본질적으로는 전기전도현상의 물리적 기구(機構)에 그 특색이 있다. 대부분은 결정체(結晶體)를 이루고 있으나 비정질(非晶質:amorphous)의 것도 주목을 받고 있다.
반도체는 흔히 단어 그대로 전기가 반쯤 통하는 물질로 알려져 있지만 실제로는 좀더 복잡한 내용을 포함하고 있다. 일반적으로 고체 상태의 물질은 도전율 (Electrical Conductives) 에 의해 구분된다. 도전율이라는 것은 쉽게 말해서 `전기의 흐르는 양`이다. 이 도전율에 따라 도체, 절연체 (부도체), 반도체를 구분한다. 반도체는 평상시에는 부도체처럼 전류가 통하지 않지만 주위 환경을 변화시키면 도체로 변해 전류가 통한다. 예를 들면 반도체에 열을 가하거나 빛을 쪼이는 등 주위 환경을 변화시키면 반도체가 전류가 잘 통하게 되는 것이다. 반도체는 온도,광학적인 효과 , 자기장 및 소량의 불순물 원자에 대해 민감한 반응을 보인다. 반도체가 지니고 있는 전기적 특성을 보면 다음과 같다.
첫째, 반도체는 온도에 의해 도전율이 현저하게 변한다. 불순물을 포함하지 않은 순수한 반도체의 온도를 높이면 전류가 통한다.
둘째, 반도체에 빛을 쪼이면 전류가 잘 통하며 전기저항이 작아 지는데 , 이것이 바로 광전효과다.
셋째, 반도체에 미량의 불순물을 첨가하면 반도체는 그 불순물의 종류와 농도에 따라 전류의 흐름을 변화시킨다. 반도체 제조공정에서 불순물을 주입하는 것은 이 때문이다.
넷째, 반도체에 금속 등을 접촉시킴으로써 교류를 직류로 바꾸는 작용을 할 수 있다. 이를 정류현상이라고 한다.
마지막으로, 도체나 반도체 같은 물질에 전류를 흘리고 이것과 직각 방향으로 자계를 작용시키면 전류를 일으키는 작용이 생겨난다. 이러한 현상을 홀(Hall)효과라고 한다.
전기가 반쯤 통한다고 무조건 반도체라고 부르는 것은 아니다. 반도체는 몇 가지 독특한 특징을 가지고 있다. 쇠붙이는 가열하면 저항이 커지지만 반도체는 반대로 작아지면, 반도체에 섞여 있는 불순물의 양에 따라 저항을 매우 크게 할 수도 있다. 교류전기를 직류전기로 바꾸는 정류작용을 할 수도 있다. 반도체가 빛을 받으면 저항이 작아지거나 전기를 일으키는데 이를 광전 효과 라고 한다. 거꾸로 어떤 반도체는 전류를 흘릴 때 빛을 내기도 한다. 전기가 흐르고 있는 구리 철사 속을 관찰해 보면 전기를 가진 아주 조그만 모래알 같은 것이 매우 빠른 속도로 움직이고 있는 것을 알 수 있다. 이를 전자, 더 자세하게 말하면 자유전자라고 부른다. 즉 전기를 나르는 자유로운 존재라는 뜻이다.
전기를 나르는 물질에는 홀 (구멍, 전자가 빠진 자리라는 뜻) 이라는 것도 있다. 전자는 마이너스 전기를 가지고 있는데 홀을 플러스 전기를 가지고 있다. 그래서 전자가 많은 반도체를 N형 반도체라고 하고 홀이 많은 반도체를 P형 반도체라고 한다. N형이나 P형 반도체는 반도체에 첨가하는 불순물의 종류에 따라 마음대로 만들 수 있고, 불순물의 양에 따라 전자나 홀의 수도 조절할 수 있다. 그 외에도 반도체는 여러 가지 특징을 가지고 있으므로 이것들을 이용해 특별한 성능을 가진 부품을 만들 수 있다. (n, p형 반도체)

ex)실리콘 (Si)
반도체 재료로 사용되는 실리콘은 모래의 규석이나 규사를 원료로 하여 만들어진다. 원자번호 14번 최외각 전자수 4개이다.
주성분은 산화규소(SiO2)로 규소는 산소 다음으로 지구상에 가장 많이 존재하는 원소이므로 반도체의 원료는 무한하다고 할 수 있다. 산화규소가 코크스와 섞어서 구워지면, 산소는 코크스의 탄소와 반응하여 가스가 빠지고 금속 실리콘만이 남게 된다. 이 때, 금속 실리콘의 순도는 약 98∼99%이다. 실리콘 결정은 매우 낮은 전기 전도성을 갖기 대문에 산업에 직접 이용하기 어렵다. 따라서, 여기에 약간의 원자가가 3이나 5인 원소를 첨가한다.

2. 반도체의 기본 종류
(1) n형 반도체
그림의 a)와 같이 게르마늄(Ge)과 실리콘(Si) 등의 원자가 4가 물질에 5가인 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등을 넣으면 안정한 결합을 하고도 전가가 한 개 남아 이 전자가 자유로운 상태의 전자(free electron)가 되어 전기를 운반하는 작용 [캐리어(carrier)]을 하게 된다.

키워드

반도체,   반도체 제조공정,   다이오드,   트랜지스터,   CMP,   캐리어