반도체 공정의 이해 #1-1

1. 반도체 (Semiconductor) 란?

• 전기적 성질을 토대로 고체는 도체, 반도체, 절연체로 구분할 수 있다.

       ex) 도체: 구리, 철사 등, 절연체: 유리, 고무 나무 등

       전기전도도: 10^6 S/m 이상은 도체 / 10^-6 S/m 이하는 절연체

• 반도체: 열 등의 에너지를 통해 물질의 전도도를 쉽게 변화시킬 수 있는 물질.
• 원자 구조: 원자는 원자핵 (양성자+중성자) 과 그 주위를 둘러싸고 있는 전자로 이루어짐.

원자의 구성 (출처: 원자력 연구원)

1.1 에너지 밴드

• 전자는 에너지 준위를 가지고, 매우 작은 에너지 차로 분포하며 연속적임. 물질 내의 전자의 에너지 준위가 연속적인 구조를 형성할 때 에너지 밴드 (Energy band) 라고 함.
• 에너지 밴드갭 (Energy band gap): 가전자대 (Valence band)와 전도대 (Conduction band) 사이의 에너지 밴드에서 전자가 존재할 수 없는 영역의 에너지 폭. 

  

  에너지 밴드 구조 (a) 절연체 (b) 반도체 (c) 도체

• 금속: 전도대에 전자가 존재하므로 전류가 쉽게 흐름
• 절연체: 가전자대에 전자가 채워져 있어 전자가 전도대로 이동할 수 없음.
• 반도체: 전도대와 가전자대의 에너지 폭이 상대적으로 작기 때문에 일정 부분의 전자가 흐를 수 있음.