반도체 공정의 기초물질

반도체 공정의 기초물질 : Silicon

초기 반소체와 트랜지스터는 게르마늄(Ge)을 기반으로 만들어졌다. 그러나 현재 대부분의 회로는 실리콘(Si)을 기반으로 만들어진다.

Si의 장점으로는 산화과정을 거쳐 SiO₂ (silicon oxide)를 생산할 수 있다는 점이다.

SiO₂는 반도체 소자 내에서 고품질 절연체(high-quality insulator)의 역할뿐아니라 선택적 확산을 위한 우수한 barrier의 역할을 수행하며(excellent barrier for the selective diffusion)

자연에 풍부하여 가격이 저렴(low cost)하고, Ge보다 넓은 밴드갭으로인해 보다 높은 온도에서 작동할 수 있다는 장점이 있다.(operate at higher temperatures than Ge)

화합물 반도체(compound semiconductors)

Si외에도 반도체 소자의 기능과 목적에 따라 화합물반도체(Compound semiconductors)라고 불리는 반도체 물질이 자주 사용된다.

화합물 반도체에는 GaAs, GaN, InP, SiGe 등이 있다.

Group II-VI : ZnSe
Group III-V : GaAs, GaN, InP, InGaAlP, InGaN
Group IV-IV: SiC, SiGe

이중 Gallium Arsenide(GaAs)는 높은 전자 이동성(higher electron mobility)을 갖고 있으며

direct band-gap 구조를 가져 빛을 흡수하는 photovoltaics과 빛을 방출하는 LED, 레이저 같은 광전자소자에 많이 활용된다.

Gallium Nitride(GaN)도 마찬가지로 direct band-gap 구조를 가지고 있으며 파란색 빛을 내는 LED에 사용되는 것으로도 유명하다. 다른 불순물(impurities)를 첨가하면 다른 색의 빛을 내도록 할 수 있다.