도핑(doping)기술에 대한 레포트 A+

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목차

▣ 도핑(Doping) 이란?
▣ N형 도핑
▣ 운반자 농도

◈ 확산(Diffusion) 공정
▣ 확산(Diffusion) 공정
▣ 확산(Diffusion)의 종류
▣ 확산 공정의 종류

◈ 이온 주입(Ion implantation) 공정
▣ 이온 주입(Ion implantation)
▣ 장·단점
▣ 장치 구성

본문내용

도핑(Doping) 기술

▣ 도핑(Doping) 이란?
● 반도체 결정 중에 필요한 불순물을 희망하는 양만큼 첨가하는 것. 불순물 첨가라고도 한다.

▣ N형 도핑
● N형 도핑의 목적은 물질에 운반자 역할을 할 전자를 많이 만드는 것이다.
● 실리콘(Si)의 경우를 생각해보면 Si원자는 원자가 전자 4개를 가지고 있고, 각 전자는 주변의 Si원자 4개와 공유결합을 이루고 있다. 만약 이 Si 원자의 결정구조에 원자가 전자가 5개인 원자(주기율표의 5족에 있는 원자 : 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb))가 들어간다면, 그 추가된 원자는 공유결합 4개를 갖고, 결합하지 않은 전자를 하나 갖게 된다. 이 여분의 전자는 원자에 약하게 구속 돼 있어서 쉽게 전도띠로 올라갈 수 있다. 상온에서, 이런 전자는 사실상 전부 들떠서 전도띠로 올라가게 된다. 이런 전자가 들뜨는 것은 정공을 만들어내지 않기 때문에, N형 도핑을 한 물질에서는 전자가 정공보다 훨씬 많다.
● 전자는 다수 운반자(majority carrier)이고, 정공은 소수 운반자이다.
● 전자를 5개 가진 원자는 여분의 전자를 "내놓기" 때문에, 이러한 원자를 donor 원자라고 함
● 반도체에서 이동 가능한 전자는 절대 불순물 이온에서 멀리 떨어지지 않는다. 다시 말해, 잉여전자가 원자에서 떨어져 나오긴 하지만, 그 원자에서 멀리 가진 않는다.
● N형 도핑된 물질은 보통 전기적으로 중성을 띤다.


▣ P형 도핑
● P형 도핑을 하는 것은, 양공을 많이 만들기 위해서 이다.
● 실리콘(Si)의 경우에, 결정 구조에 3가 원자(붕소(B) 등)를 넣는다. 그렇게 하면, 보통 실리콘이 갖는 공유결합 4개 중에 전자가 하나 부족하게 된다. 그래서 이 도펀트(Dopant)는 4번째 결합을 완성하기 위해 주변 원자의 공유결합으로부터 전자를 하나 얻어올 수 있다. 이러한 도펀트를 acceptor라고 한다. 이 도펀트 원자가 전자를 하나 받으면, 주변의 원자가 가진 공유결합에서는 전자가 하나 부족해져서 "정공"이 생기게 된다.
● 각 정공은 주변의 음전하 도펀트 이온과 연결되어서, 반도체 전체로 보았을 때에는 중성을 유지한다. 하지만 양공이 격자구조를 돌아다니게 되면 양공 위치의 양성자가 "노출"돼서 더 이상 전자로 상쇄되지 않는다. 그래서 양공이 양전하 같은 성질을 띤다.
● 만약 acceptor 원자가 많이 추가되면, 정공이 열로 인해 들뜬 전자보다 훨씬 많아지게 된다.

참고 자료

없음