반도체 공학 [4] 반도체 공학 기초 (3) Imperfection, Defect

 

반도체 공학 [3] 반도체 공학 기초 (2) FCC, diamond structure의 Atomic Packing Factor(APK)/ Surface Density 계산

 

 

 물질은 기본적으로 이상적으로 결함이 없는 상태로 존재하지 않는다. 보통 수많은 Dislocation이나 Defect이 존재하는데, 오늘은 가볍게 이것들에 대해 알아보겠다.

 

 

Imperfection 1) point defect

 

 

 첫번 째로 점 결함(point defect)에 대해 알아보자.

 

 0차원 결함이라고도 하며, 격자구조에서 특정 point에서 결함이 존재하는 것이다. 대표적으로, Substitutional defect과 Interstitial Defect이 있다. Sub(대체하다) 라는 말 뜻처럼, Substitional Defect은 Host atom을 다른 원자가 대체할 때 발생하며 Interstitial Defect은 격자를 대체하는 것이 아닌 추가로 삽입되는 형태이다.

 

 또한, Schottky Defect와 Frenkel Defect라는 것이 있다. Schottky Defect은 양이온과 음이온이 한 쌍의 형태로 사라진 형태의 결함을, Frenkel Defect은 양이온 하나가 다른 곳으로 이동하여 (++)구조로 결함이 생긴 것을 의미한다.

 

 

Imperfection 2) Line defect

 

 

 두번째는 1차원 형태의 선 결함이다. 대표적인 선 결함에는 Dislocation이 있으며, Edge Dislocation과 Screw Dislocation의 형태로 나뉜다. Dislocation은 굉장히 중요한 Defect이기 때문에 잘 알아보는 것이 좋다.

 

 

Imperfection 3) Area defect

 

 세번째는 면형태의 2차원 결함이다. 여러가지 종류가 존재한다.

 

 

Crystal Structure 에서의 Defect

 

 물질에서 결함이 가장 많이 존재하는 부분은 Surface(표면)이라고도 말할 수 있다. 왜냐하면 격자 구조의 주기가 끝나는 부분이기도 하고, 내부에 비해 다른 원자와의 bonding이 쉽기 때문이다.

 

 

 

1. Dangling Bonding

: 고체의 표면이나 결함 부위에서 발생하는 주변 원자와 결합하지 못하고 남아있는 원자.

- 표면의 Dangling Bond는 결함의 중심이 되어 전자의 Trap 역할을 하여, 반도체 소자의 성능을 저하시킬 수 있어 굉장히 중요하다.

 

2. Reconstructed Structure

: Surface의 원자들끼리의 Bonding

 

3. Chem/Phys- Isorption

: 표면원자와 이물질의 1, 2차 결합

 

4. Passivation

: 결정 표면을 다른 원자로 덮는 것.