도체 / 반도체 / 부도체 기준 : 전기가 통하느냐!
도체 : 전기가 아주 잘 통하는 물질 ◀ㅡㅡㅡㅡ▶ 부도체(=절연체) : 전기가 통하지 않는 물질
반도체 : 도체와 절연체 사이
ex) 도체 : 철, 금, 은, 알루미늄
반도체 : 실리콘, 게르마늄
부도체 : 유리, 플라스틱, 나무
반도체 종류 :
1) 원소 반도체(Intrinsic Semiconductor) = 순수한 결정 상태 ( Si, Ge, Sn, Se, Te )
2) 화합물 반도체 = 2개 이상 원소가 화합한 상태 ( AlAs, InP, ZnSe, AlGalnAs)
3) 산화물 반도체 = 금속이 산화한 상태 ( SnO2, Cu2O, TiO2, NiO)
1)의 원소반도체 + 小량 불순물 => 저항률 뚝↓(도체의 성질 띄게 됨)
∴ 불순물 반도체(Impurity Semiconductor)
ex) Si(원소 반도체) + Boron(3족원소) / Arsenic(5족원소) / Phosphorus(5족원소)
Si를 어떻게 사용해 원소 반도체로 만들까?
Si 물질을 초고순도 단결정 구조로 만들어 Ingot 제작(원통모양)
예시로, (실제와는 아주 다르지만)아래 햄과 같은 모양이다.
※ Ingot은 왜 이런 원통모양일까?에 대해 고민을 해본 적이 있는데,
Si을 회전시키면서 만들기 때문에 원통 모양이 되는 것이다.
wafer edge 수율이 떨어지는 이유로 원통모양이 원인이 아닐까 싶어서
네모난 모양, 삼각형 모양, 별모양 등 별 생각을 다해보았지만
Ingot을 만들기 위해선 회전시켜야 하므로 원통 모양인 것이었다!
Ingot을 슬라이스 형태로 자른 것 : Wafer(like 햄 한 조각).
실제 Wafer Ingot과 Wafer
(Image from : https://www.tel.com/museum/magazine/material/150430_report04_03/02.html)
(Image from : http://www.andrew.cmu.edu/user/bgclark/Index.html)
Wafer를 많이들 피자 도우로 표현한다.
피자 도우 위에 토핑이 올라가듯이
많은 회로들이 올라가기 때문인 듯 싶다.
차별화적으로 표현해보자면, 크레페라고 생각하자..
크래커 위에 참치와 토마토가 올라가듯이.(억지부려서 죄송합니다;)
이 Wafer를 컷팅함으로 단품이 완성 되는 것이다!
여기서 드는 궁금증!
Wafer를 만들 때 많은 물질 중, 왜 Si일까? Why?
규소(Si)는 흔히 볼 수 있는 모래와 돌에서 찾을 수 있다.
가장 큰 이유로 Si는 지구상에 풍부하다.
그렇다고 길가에 돌맹이를 주워서 Wafer를 만들 순 없다.
초고순도 단결정 구조로 만들어야만 사용할 수 있다.
Si 결정의 결정격자가 반복적 + 규칙적 조건이 AND조건으로 맞아 떨어져야 한다.
(Image from : https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=ocairy&logNo=221138210385&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F)
단결정 구조에 대해 더 공부해 보시고 싶으신 분들은 상기 이미지 출처에 방문해보시면 도움이 될 듯 싶습니다.
글을 읽는 동안, 조금이나마 친숙해진 "Si"를 소개하겠습니다.
원자번호 : 14,
족 : 4족원소
구조 : 다이아몬드
전자 : 14개+4개 외각전자
★4개의 외각전자(이미지상 녹색)로 "공유결합"을 하고 있어 안정적 상태 유지★
4족원소 Si에 불순물 3족원소 Boron 혹은 5족원소 Arsenic / Phosphorus를 첨가하여
P형 반도체 N형 반도체를 만들 수 있다.
이 이야기는 다음 Chapter에서 자세히 다루도록 하겠습니다.
※ 이 포스팅은, 특정 교재를 통해 공부하고 정리한 내용을 토대로 작성하였습니다.
올바르지 않은 내용이 포함 될 수 있으며,
(지식에 대한 2차 창작물이므로 상관 없겠지만)저작권상 문제가 될 경우 inform 주시면 감사하겠습니다.