생각하는 공대생

앞서 살펴본 schottky contact과는 다르게 ohmic contact은 ohm's law를 따르는 경우를 말한다. 이 때문에 foward bias, reverse bias에 상관 없이 linear한 I-V curve의 형태가 나타나게 된다. Ohmic contact (with n-type semiconductor) Schotty contact과는 다르게 metal의 work function이 semiconductor의 work function 보다 작은 경우가 ohmic contact이 된다. Ohmic contact (with p-type semiconductor) p-type semiconductor의 경우 metal의 work function이 semiconductor의 work funct..

pn junction diode를 기반으로한 MOSFET, LED, PV와 같은 반도체 소자를 만들 때 금속(metal)과 반도체(semiconductor)간의 접합은 필수이다. 소자의 핵심 특성을 결정하는 active material는 semiconductor을 사용하며, 소자에 전압을 걸어주고 전류가 원활하게 흐를 수 있게하는 연결부인 전극(electrode)은 전도성이 뛰어난 금속을 사용하기 때문이다. 이때 소자가 정상적으로 작동하도록 하고 접합면에서 발생하는 현상을 예측하기 위해서는 이런 metal과 semiconductor의 접합 원리를 이해하는 것이 매우 중요하다. 이러한 contact의 종류에는 크게 schotty contact과 ohmic contact의 두가지 경우가 존재한다. Schot..

일반적인 pn junction diode에서 reverse bias를 가해줄 경우 전류가 흐르지 않는다. 그런데 특정 reverse bias 조건에서 전류가 흘러버리는 경우가 발생하는데 이를 breakdown이라고 한다. 이러한 breakdown의 종류에는 크게 두가지가 있는데 (1) Zener breakdown과 (2) Avalanche breakdown이다. (1) Zener breakdown Zener breakdown은 tunneling에 의해 발생하는 breakdown이다. 기본적으로 tunneling이 일어나기 위해서는 d (depletion region W)가 매우 좁아야한다. 위 그림에서 마찬가지로 p-type의 valence band에서 n-type의 conduction band로 전자가..

유기 반도체(Organinc semiconductor)란 탄소를 기반으로 만들어진 반도체이다. 일반적인 유기 화합물은 대부분 절연체이나, 내부에 불순물을 도입(dopiong)하거나 빛을 조사하여 특정 조건에서 전류가 흐르도록 만든 반도체이다. 유기 반도체는 기존의 실리콘 등 무기 반도체를 대체하는 차세대 반도체 재료로 각광받고 있다. 특히 최근 구부러지거나 휘어질 수 있는 유연소자(flexible device)에대한 관심이 급증하면서 더욱 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 디스플레이(orgainc display), 태양전지(organic solar cell), OFET(orgainc field-effect transistor), OLED(organic light emitting diode) 등으로의 폭..

반도체 열처리 공정 (thermal process) 반도체 열처리 공정은 산화(oxidation), 확산(diffusion), 증착(deposition), annealing 또는 RTP (rapid thermal process)등의 다양한 목적으로 실행된다. 공정은 대체적으로 700 ~ 1200°C에 달하는 매우 높은 온도에서 진행된다. 이는 반도체 내부에서 매우 다양한 용도로 쓰이는 금속들의 melting point보다 비슷하거나 높기때문에 (melting point of Cu : 1085 °C, Al : 660 °C, Au : 1,064 °C) 전체적인 공정의 초반부(front-end)에 진행한다. Furnace는 일종의 화덕같은 장치로 반도체 열처리 과정에서 주로 사용되는 장치이며 loading s..

결정학과 결정구조(crystallography and crystal structure) 결정(crystal) : 3차원에 걸쳐 매우 규칙적으로 반복되는 cell의 배열 (x, y, z)는 특정 평면(particular plane)을 나타내는 데 사용된다. [x, y, z]는 원점에서 평면(x, y, z)으로 직교 벡터(orthogonal vector)를 나타내는 데 사용된다. {x, y, z}는 모두 동등한 결정면(crystal planes that are all equivalent)을 나타내는데 사용된다. 결정 결함 (crystal defect) 반도체 제조에 사용되는 silicon wafer은 highly pure single crystal이 필요하나 다양한 요인들에 의해 결정에 결함이 생길 수 밖에..

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 tha..

pn 접합 (pn junction) pn 접합(pn junction)이란 p-type 반도체와 n-type 반도체를 접합한 구조이다. p-type의 majority carrier은 정공이고 n-type의 majority carrier은 전자이기 때문에 이들의 농도차로 인해 확산(diffusion)이 일어난다. 이때 p-n 접합부에서는 전자(electron)와 정공(hole)이 서로 상쇄되어 공핍층(depletion layer)이 형성된다. 공핍층 안에서 n형 반도체 쪽은 donor 양이온이 많아 (＋)으로, p형 반도체 쪽은 acceptor 음이온이 많아 (ー)으로 대전되기 때문에 내부에 전기장(Electric field)이 발생하며 이에따른 전위차가 발생하게 된다. 여기서 주의할 점은 전자와 정공만이 ..

Damascene 공법 Damascene 공법은 식각을 진행 한 후 식각된 부위에 물질을 증착한 후 표면을 갈아내는 상감기법이다. 여기서 Barrier로 사용되는 물질은 주로 Ti/TiN 또는 SiN을 사용한다. 또한, Step Coverage 향상을 위해 CVD로 증착을 진행한다. Barrier의 역할은 다음과 같다. 1. 금속과 실리콘 간의 확산을 방지 (Cu의 단점인 확산 방지) 2. Void가 생겨도 전기적 연결이 끊기지 않게 전자의 추가적인 경로 역할 (저항이 증가한다는 단점이 있음)

Electromigration Electromigration이란 얇은 박막(thin film)이나 wire형태의 전도체에 높은 전류밀도가 가해질 때 Mass transport가 일어나는 현상이다. 이로 인하여 hillock, bridge나 void 같은 defect이 생겨 device의 성능저하를 초래한다. Electronmigration이 일어나는 대표적인 2가지 mechanism은 다음과 같다. (1) Electron Wind Force 높은 전류 밀도에서, 전자(electron)는 금속 이온(metal ion)에 충분한 momentum을 가하여 양극(anode)쪽으로 이동하도록 할 수있다. Net flux of metal ions toward the anode는 다음과 같다. z* = effecti..