금속과 반도체간의 접합의 종류와 각각이 쓰이는 곳을 말해보세요.

[접합 (Junction)]

- 두 물질이 붙어서 계면을 형성한 상태

[접합의 종류]

- 두 반도체 간의 접합 : PN 접합 (pn Junction)

P형 반도체 및 N형 반도체가 결정으로서 금속학적 접촉을 이루고 있는 것

- 반도체와 금속 간의 접합 (Metal-Semiconductor Junction)

- 금속과 절연체 간의 접합, 절연체와 반도체 간의 접합 (Metal-Oxide-Semiconductor

Junction)

* 접합 이론은 반도체 소자 해석의 기초가 됨

- 1949년 W. Shockley(노벨상 수상)가 PN 접합 특성을 다룬 논문 발표.

[금속 - 반도체 간의 접합 (Metal-Semiconductor Junction)]

① 정류형 접합 (쇼트키 접합, 쇼트키 다이오드)

- 금속과 저 농도 도핑된 반도체 간의 접합

- 다수 캐리어에 의해서만 동작

- 고속 스위칭에 적합

② 저항성 접합 (옴 접합, Ohmic Contact/Junction)

- 금속과 고 농도 반도체 간의 접합

- 양방향 전기 전도성을 갖는 낮은 저항의 옴성 접촉

- 선형적 전압-전류 특성

- 소자의 고속 성능에 중요 요소

- 반도체 소자에서 단자로 많이 활용

[옴과 쇼트키 접합(Ohmic and Schottky contact)]

물질의 전기적인 특성을 평가할 때, 가장 일반적으로 관찰하는 것이 전압(V)에 따른 전류(I)를 측정하는 방법이다. 이를 I-V특성(I-V characteristic)이라고 한다. 금속과 반도체를 접촉시킨 경우의 I-V특성은 크게 ohmic contact 과 rectifying contact 으로 나누어 살펴볼 수 있다.

① Ohmic contact은 비정류(non-rectifying) 또는 저항(resistive) 접촉과 같은 것으로, I-V 곡선이 일반적인 옴의 법칙(V=IR)을 따르는 경우를 말하며 Ohmic contact의 경우에는 전류 I는 전기장의 방향에는 무관하고, 크기에만 의존하게 된다.

② Rectifying contact (또는 Schottky contact)은 I-V곡선이 옴의 법칙에서 벗어나, 특정한 방향으로만 전류가 잘 흐르는 경우를 말한다. 즉, 전류 I는 전기장의 방향과 크기에 모두 의존하게 되는데 전류의 방향을 조절할 수 있다는 의미에서 정류접촉(Rectifying contact)이라고 한다.

반도체와 금속간의 접합(metal semiconductor junction) 에서도 이러한 현상이 나타나는데, 반도체의 종류 및 금속과 반도체의 상대적인 일함수 차이에 따라, 전류-전압 특성이 달라져서 ohmic contact 또는 rectifying contact을 가질 수 있다.

도너로 도핑된 (특히 금속과의 계면에 도핑농도가 높다) n-type 반도체의 경우에는 금속의 일함수보다 n-type 반도체의 일함수가 큰 경우에 ohmic contact(I-V 특성이 선형), 반대의 경우에 rectifying contact을 나타낸다.

억셉터가 도핑된 p-type 반도체의 경우에는 반대로 금속의 일함수보다 p-type 반도체의 일함수가 작은 경우에 ohmic contact(I-V 특성이 선형), 반대의 경우에 rectifying contact을 나타낸다. I-V 특성이 선형으로 나타나는 금속-반도체 접합을 ohmic contact라고 하며 반도체 부품의 리드 프레임을 연결할 때에 사용되는 접합이다.

참고로, rectifying contact의 경우에 어느 방향으로 전류가 잘 흐르느냐는 어떻게 알 수 있을까? n-type 반도체의 경우에는 반도체 쪽에 (-) 전압을 걸어주었을 때, 반도체와 금속 사이에 전류가 잘 흐르게 되고, 반대로 걸어주게 되면, 전류가 거의 흐르지 않게 된다. p-type 반도체의 경우에는 반도체 쪽에 (+) 전압를 걸어주었을 때 전류가 잘 흐르고, 반대의 경우에는 전류가 거의 흐르지 않는다.