반도체 공학 = Semiconductor engineering

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 1장 고체의 결정구조
• 1.1. 반도체의 전기적 특성 = 14
• 1.1.1. 반도체란 무엇인가? = 14
• 1.1.2. 반도체의 종류 = 15
• 1.2. 결정구조(crystal structure) = 18
• 1.2.1. 결정구조(crystal structure) = 18
• 1.2.2. Bravais 격자 구조 = 20
• 1.3. 밀러지수 = 23
• 1.4. 원자결합 = 27
• 1.5. 반도체 제조 = 29
• 1.5.1. 웨이퍼의 성장 및 불순물
• 2장 양자역학과 반도체 물리
• 2.1. 양자역학의 주요 개념 = 34
• 2.1.1. 양자(Quantum) = 34
• 2.1.1.1 광전 효과(Photoelectric Effect) = 37
• 2.1.1.2 Bohr의 원자모형 = 39
• 2.1.2. 입자와 파동의 이중성 = 42
• 2.1.3. 디 브로이의 물질파 = 44
• 2.1.4. 불확정성의 원리(Uncertainty Principle) = 47
• 2.2. 쉬레딩거 파동방정식과 활용 = 49
• 2.2.1. 파동방정식의 특성 = 50
• 2.2.2. 시불변(time-independent) 쉬레딩거 파동방정식 = 52
• 2.2.3. 자유공간의 전자 = 53
• 2.2.4. 무한전위우물 에너지 = 54
• 2.2.5. 계단전위에너지 = 58
• 2.2.6. 전위장벽에너지 = 64
• 2.3. 3차원 수소원자의 해석 = 67
• 2.3.1. 3차원 수소원자의 쉬레딩거 방정식 = 67
• 2.3.2. 파울리의 배타율과 전자의 에너지 배치 = 71
• 2.4. 반도체 물리 = 73
• 2.4.1. 에너지 밴드(Energy Band) = 73
• 2.4.1.1 에너지 밴드의 개념 = 74
• 2.4.1.2 Kronig-Penney 에너지 밴드 모델 = 80
• 2.5. 반도체의 전기 전도 = 89
• 2.5.1. 에너지 밴드와 결정구조의 관계 = 89
• 2.5.2. 에너지 밴드와 전기 전도 = 91
• 2.6. 유효질량(Effective Mass) = 93
• 2.6.1. 유효질량의 개념 = 93
• 2.6.2. 홀의 개념 = 97
• 2.6.3. 에너지 밴드와 재료 분류 = 101
• 2.6.4. 3차원 E-k 에너지 밴드의 특성 = 102
• 3장 평형상태의 반도체
• 3.1. 에너지상태 밀도 함수(Energy Density of States Function) = 111
• 3.2. 확률 분포 함수(Probability Distribution Function) = 114
• 3.3. 반도체의 캐리어 = 120
• 3.3.1. 진성 반도체의 캐리어 농도 = 128
• 3.3.2. 진성 페르미 에너지 준위 = 131
• 3.4. 도핑(Doping) = 133
• 3.4.1. 도펀트(dopant) 원자 = 133
• 3.4.2. 이온화 에너지 = 136
• 3.5. 외인성 반도체 = 139
• 3.5.1. 평형상태의 전자와 홀 농도 분포 = 139
• 3.5.2. 전자와 홀 농도의 곱 = 141
• 3.5.3. 축퇴(degenerate)와 비축퇴(nondegenerate) 반도체 = 142
• 3.6. 도너와 억셉터의 통계계산 = 144
• 3.6.1. 확률함수 = 144
• 3.6.2. 완전 이온화와 동결 = 145
• 3.7. 전하중성(Charge Neutrality) = 149
• 3.7.1. 보상 반도체 = 149
• 3.7.2. 열평형상태의 전자 및 홀 농도 = 149
• 3.7.3. 다수캐리어 이온화의 온도 의존성 = 156
• 3.8. 페르미 에너지 준위의 위치 = 157
• 3.8.1. 페르미 에너지 표현식 유도 = 158
• 3.8.2. 도핑 농도와 온도에 대한 $$E_F$$의 변화 = 161
• 3.8.3. 열평형상태의 페르미 에너지 = 163
• 4장 비평형상태의 반도체
• 4.1. 드리프트 = 179
• 4.1.1. 캐리어 드리프트 = 179
• 4.1.2. 드리프트 전류 = 181
• 4.1.3. 이동도 = 184
• 4.1.4. 전도도 = 189
• 4.1.5. 드리프트 속도 = 195
• 4.2. 캐리어 확산 = 197
• 4.2.1. 확산전류밀도 = 198
• 4.2.2. 총 전류밀도 = 201
• 4.3. 불균일 불순물 농도 분포 = 202
• 4.3.1. 유도 전계 = 202
• 4.3.2. 아인슈타인 관계 = 205
• 4.4. 홀 효과 = 207
• 4.5. 재결합과 생성 = 211
• 4.5.1. 재결합과 생성의 종류 = 212
• 4.5.2. 재결합과 생성의 통계 수식 = 214
• 4.5.3. 표면 재결합 = 219
• 4.6. 캐리어 전송 = 220
• 4.6.1. 전류연속방정식 = 220
• 4.6.2. 소수 캐리어 수명 측정 = 229
• 4.7. 유사-페르미 에너지 준위 = 233
• 4.8. 양극성 전송(ambipolar transport) = 237
• 4.8.1. 양극성 전송 방정식의 유도 = 238
• 4.8.2. 저농도 주입 근사 = 240
• 4.8.3. 유전 완화 시정수 = 242
• 5장 p-n 접합
• 5.1. 접합의 종류 = 254
• 5.1.1. p-n 접합 전의 도핑에 따른 페르미 에너지 준위 변화 = 254
• 5.1.2. p-n 접합 후의 에너지 밴드 변화 = 256
• 5.1.3. 이종접합 = 258
• 5.1.4. 금속-반도체 접합 = 260
• 5.1.5. 금속-절연막-반도체(금속-산화막-반도체)접합 = 262
• 5.2. 평형상태 p-n 접합 공간 전하 특성 = 263
• 5.2.1. 계단형 p-n 접합 = 263
• 5.2.2. p-n 접합의 공간 전하 = 264
• 5.2.3. p-n 접합의 내부전위 = 265
• 5.2.4. p-n 접합에서 전하 거동 = 266
• 5.2.5. p-n 접합의 내부전위 방정식 = 267
• 5.3. p-n 접합의 전하, 전계, 전위 분포식 = 273
• 5.4. 외부전압 인가에 따른 p-n 접합 특성 = 279
• 5.5. p-n 접합 캐패시턴스 = 283
• 5.6. 금속-반도체(M-S) 접합 = 288
• 5.6.1. 평형상태 정류성 M-S 접합 = 288
• 5.6.2. 외부 바이어스 인가 시 정류성 M-S 접합 = 292
• 5.6.3. 오옴성 M-S 접촉(contact) = 294
• 6장 다이오드의 전기적 특성
• 6.1. 이상적인 다이오드 = 302
• 6.2. 순방향 바이어스에서 캐리어 거동 이해 = 306
• 6.3. 정량적 순방향 다이오드 방정식 풀이 = 309
• 6.4. 역바이어스 항복현상 = 317
• 6.5. 이론과 실제 p-n 접합 특성의 차이 = 324
• 6.5.1. 역방향 전압에서 공핍층 영역의 생성 전류 = 325
• 6.5.2. 다이오드 병렬저항과 직렬저항의 영향 = 326
• 6.5.3. 공간 전하 영역 재결합 전류 = 329
• 6.5.4. 순방향 바이어스에서 고 농도 캐리어 주입 전류 = 330
• 6.6. p-n 접합 다이오드 스위칭 특성 = 336
• 7장 다이오드 응용
• 7.1. p-n 접합 다이오드 응용 = 346
• 7.2. p-n 접합 다이오드 광-전 변환 소자 = 348
• 7.3. pin 접합 다이오드 응용 = 354
• 7.4. p-n 접합 다이오드 태양전지 응용 = 356
• 7.5. p-n 접합 다이오드 발광 소자 응용 = 374
• 8장 MOS Capacitor
• 8.1. MOS Capacitor 기본 구조 = 390
• 8.2. MOS Capacitor의 동작 원리 = 393
• 8.2.1. MOS Capacitor의 축적상태 = 393
• 8.2.2. MOS Capacitor의 공핍상태 = 395
• 8.2.3. MOS Capacitor의 Flat Band 상태 = 397
• 8.2.4. MOS Capacitor의 반전상태 = 404
• 8.3. MOS Capacitor의 전하 분포 특성 = 405
• 8.3.1. MOS Capacitor 축적상태의 전하량 = 407
• 8.3.2. MOS Capacitor 공핍상태의 전하량 = 408
• 8.3.3. MOS Capacitor의 문턱전압 = 410
• 8.3.4. MOS Capacitor 반전상태의 전하량 = 414
• 8.3.5. Φs와 $$V_G$$의 관계 = 417
• 8.3.6. $$W_dep$$와 $$V_G$$의 관계 = 418
• 8.3.7. $$Q_S$$와 $$V_G$$의 관계 = 419
• 8.4. MOS Capacitor의 커패시턴스 대 전압 특성 = 420
• 8.4.1. 축적상태의 커패시턴스 = 422
• 8.4.2. 공핍상태의 커패시턴스 = 422
• 8.4.3. 반전상태의 커패시턴스 = 425
• 8.4.4. $$Q_S$$-$$V_G$$, $$Q_S$$-Φs, $$C_G$$-$$V_G$$, $$C_S$$-Φs 관계 = 427
• 8.5. MOS Capacitor의 커패시턴스 대 전압 특성 보정 = 430
• 8.5.1. $$V_{FB}$$ 근방에서 커패시턴스 대 전압 특성 보정 = 430
• 8.5.2. $$V_T$$ 근방에서 커패시턴스 대 전압 특성 보정 = 431
• 8.5.3. 양자 효과 및 다결정 실리콘 게이트의 공핍층에 대한 보정 = 432
• 8.6. MOS Capacitor의 비이상적인 효과 = 437
• 8.6.1. Mobile Ion에 의한 커패시턴스 특성 왜곡 = 438
• 8.6.2. Fixed Charge에 의한 커패시턴스 특성 왜곡 = 440
• 8.6.3. 경계면에서 포획된 전하(Trapped Charge)에 의한 커패시턴스 특성 왜곡 = 441
• 9장 MOSFET
• 9.1. MOS Capacitor와 MOSFET의 차이 = 454
• 9.2. MOSFET의 기본 동작 원리 = 456
• 9.2.1. MOSFET의 드리프트 메카니즘(drift mechanism)에 의한 Ⅰ-Ⅴ관계식 = 461
• 9.2.2. MOSFET의 확산 메카니즘(diffusion mechanism)에 의한 Ⅰ-Ⅴ관계식 = 467
• 9.2.3. MOSFET의 $$V_T$$ = 472
• 9.3. MOSFET의 Scaling = 476
• 9.3.1. 소자 소형화의 문제점 = 477
• 9.3.2. 단채널 효과 = 478
• 9.4. MOSFET의 캐리어 이동도 = 489
• 9.5. MOSFET의 비이상적 효과 = 495
• 9.5.1. 속도포화(velocity saturation) 현상 = 495
• 9.5.2. 소스와 드레인의 직렬저항(series resistance) 효과 = 501
• 9.6. MOSFET의 게이트 전류와 기판전류 = 504
• 9.6.1. 게이트 전류 = 504
• 9.6.2. 기판전류 = 506
• 10장 MOSFET의 기술 동향
• 10.1. MOSFET의 기술 동향 = 520
• 10.1.1. High-K = 520
• 10.1.2. 금속 게이트(Metal Gate) = 527
• 10.1.3. 후반부(Back-End Process) 금속배선 공정 = 532
• 10.2. 신개념 MOSFET = 540
• 10.2.1. 3차원 소자로의 진화 = 540
• 10.2.2. 개선된 소스／드레인 구조를 갖는 트렌지스터 = 549
• 10.2.3. 가파른 스윙(steep-subthreshold-swing)을 갖는 MOSFET = 555
• 10.3. MOSFET의 응용 = 560
• 10.3.1. DRAM(Dynamic RAM) = 561
• 10.3.2. SRAM(Static RAM) = 569
• 10.3.3. 플래시 메모리(Flash Memory) = 572
• 10.3.4. PRAM(Phase Change RAM) = 585
• 10.3.5. MRAM(Magnetic RAM) = 588
• 10.3.6. FRAM(Ferroelectric RAM) = 591
• 10.3.7. RRAM(Resistance RAM) = 595
• 11장 바이폴라 트랜지스터
• 11.1. 동작 원리 = 602
• 11.1.1. 바이폴라 트랜지스터의 전류 흐름 = 603
• 11.1.2. 전류 이득의 발생과 계산 = 606
• 11.1.3. npn과 pnp 바이폴라 트랜지스터 = 611
• 11.2. 바이폴라 트랜지스터의 특성 = 613
• 11.2.1. 동작 영역의 구분 = 613
• 11.2.2. 부하선에 의한 전압-전류 관계 = 615
• 11.3. 2차 효과 = 620
• 11.3.1. 컬렉터 전압에 따른 컬렉터 전류의 변화 = 620
• 11.3.2. 컬렉터 전류에 따른 전류 이득의 변화 = 623
• 11.3.3. 항복 현상 = 626
• 11.3.4. 기생 저항과 에미터 편중 효과 = 627
• 11.3.5. 바이폴라 트랜지스터의 속도 제한 = 628
• 11.4. 바이폴라 트랜지스터의 모델링 = 631
• 11.4.1. 하이브리드-파이 모델 = 631
• 11.4.2. 에버스-몰(Ebers-Moll) 모델 = 634
• 11.5. 이종접합 바이폴라 트랜지스터 = 636
• 12장 집적회로 공정
• 12.1. 단위 공정 = 648
• 12.1.1. 화학기상증착(CVD) = 649
• 12.1.2. 건식식각(Dry etching) = 652
• 12.1.3. 산화(Oxidation) = 655
• 12.1.4. 금속(Metallization) = 657
• 12.1.5. 사진 식각 공정(photolithography) = 659
• 12.1.6. 이온주입(Ion implantation) = 663
• 12.2. CMOS 공정 = 665
• 12.3. 바이폴라 일괄 공정 = 673
• 찾아보기 = 679